交變電流及描述交變電流的物理量

1、第一節(jié)交變電流第一節(jié)交變電流 薛章磊薛章磊第五章第五章1、直直流電流電流流(DC)2、交交變電變電流流(AC)一、交變電流的概念一、交變電流的概念 方向不隨時間變化的電流稱為直流。電池供方向不隨時間變化的電流稱為直流。電池供給的電流給的電流1在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖象中，屬于直在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖象中，屬于直流電流的是流電流的是 ，屬于交變電流的是，屬于交變電流的是 。、課堂練習(xí)課堂練習(xí)注意：注意：大小不變方向改變的電流也是交流大小不變方向改變的電流也是交流。按下圖所示進行實驗按下圖所示進行實驗演示演示交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的矩形

2、線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動 為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析化為平面圖來分析. .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒有邊切割磁感線沒有邊切割磁感線BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直）邊垂直切割磁感應(yīng)線，切割磁感應(yīng)線，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最

3、大，最大， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a a到到b bv 設(shè)正方形線圈的邊長為設(shè)正方形線圈的邊長為L L，在勻強磁場，在勻強磁場B B中繞垂直于磁中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，abab和和cdcd邊邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為OO1 1線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變多少次？改變多少次？2 2線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最大？這時感應(yīng)電動勢是量最大？這時感應(yīng)電動勢是最大還是最小？最大還是最?。? 3線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通線圈轉(zhuǎn)到什么位置時磁通量最?。窟@時感應(yīng)電動勢是量最?。窟@時感應(yīng)電動勢是最大還

4、是最??？最大還是最小？回答問題：回答問題：4 4試推導(dǎo)感應(yīng)電動勢大小的變化規(guī)律公式。試推導(dǎo)感應(yīng)電動勢大小的變化規(guī)律公式。 1.中性面中性面：垂直磁場方向的平面垂直磁場方向的平面（1）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大=BS，但，但/t =0最小最小，（，（ ab和和cd邊都不切邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)割磁感線），線圈中的感應(yīng)電動勢為零電動勢為零（2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電流方向改變兩兩次次2.線圈平行與磁感線時，線圈平行與磁

5、感線時，=0,/t最大最大，感應(yīng)感應(yīng)電動勢最大電動勢最大。tEemsin電動勢按正弦規(guī)律變化電動勢按正弦規(guī)律變化電流按正弦規(guī)律變化電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin電壓按正弦規(guī)律變化電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流電流i通過通過R時：時： .RIUiRumm，成立條件：成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時maxnB SEv若線圈從垂直于中性面（平行磁場）時開始若線圈從垂直于中性面（平行磁場）時開始計時：計時：最大值（最大值（峰值）峰值）： Em Um m 瞬時值：瞬時值： u i ev余弦式交變電流圖像：交流電的交流電的圖像圖像 abcdK

6、LABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLA(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計算機中的矩形脈沖電子計算機中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖四、交變電流的種類四、交變電流的種類交流發(fā)電機有兩種，即交流發(fā)電機有兩種，即 和和其中轉(zhuǎn)動的部分叫其中轉(zhuǎn)動的部分叫，不動的部分叫不動的部分叫發(fā)電機轉(zhuǎn)子是發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由由、 或其它動力機或其它動力機帶動帶動旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子水輪機水輪機蒸汽輪機蒸汽輪機五、周期和頻率五、周期和頻率1 1、周期：、周

7、期：交變電流完成交變電流完成一次周期性變化一次周期性變化所需的時間。所需的時間。 角頻率：角頻率：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度角速度 2 2、頻率：、頻率：交變電流一秒內(nèi)完成交變電流一秒內(nèi)完成周期性變化周期性變化的次數(shù)。的次數(shù)。物理意義：表示交流電物理意義：表示交流電變化的快慢變化的快慢3 3、關(guān)系：、關(guān)系：Tf1fT22一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。 1、我國生產(chǎn)和生活用交流電的、我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期周期T=_s，頻率，頻率f= _Hz，角速度角速度=_rad/s，在，在1s內(nèi)電流內(nèi)電流的方向變化的方向變化_次。次。0.0250100100課堂

8、練習(xí)課堂練習(xí)1.1.有效值有效值 定義：定義： 根據(jù)根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流與來規(guī)定，讓交流與直流分別通過相同的電阻，如果在交流的直流分別通過相同的電阻，如果在交流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這個直流的數(shù)值叫做這個交流的有效值。個直流的數(shù)值叫做這個交流的有效值。i i的的有效值為有效值為I I，u u的有效值為的有效值為U U，e e的有效值為的有效值為E E。2.2.正弦交流電正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：的有效值與最大值的關(guān)系：2mEE 2mII E、U、I六、峰值和有效值六、峰值和有效值說明：說明：A、以上關(guān)系式只適用于、

9、以上關(guān)系式只適用于正弦正弦或或余弦余弦交交流電；流電；B、交流用電器的、交流用電器的額定電壓額定電壓和和額定電流額定電流 指的是有效值；指的是有效值； C、交流電流表和交流電壓表交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是的讀數(shù)是 有效值有效值D、對于交流電若沒有特殊說明的均指、對于交流電若沒有特殊說明的均指 有效值有效值平均值：平均值：ENtF F、求通過某導(dǎo)體截面的、求通過某導(dǎo)體截面的電量電量一定要用一定要用平均值。平均值。E E、在求交流電的、在求交流電的功、功率或電熱功、功率或電熱時時必須用交流電的有效值。必須用交流電的有效值。 例例.如圖表示一交流的電流隨時間變?nèi)鐖D表示一交流的電流隨時間變化的圖像化的圖像,求該電流的有效值。求該電流的有效值。4 23 2222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52A 練習(xí)：如圖表示一交流隨時間變化練習(xí)：如圖表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。的圖像，求此交流的有效值。to123424iAs圖1535IA 2221222TTI RTI RI R2222141()()2222I 例例. .圖中兩交變電流通過相同的電阻圖中兩交變電流通過相同的電阻R R。求：。求：（1 1）分別寫出它