描述交變流電的物理量省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

描述交變電流的物理量第1頁一、知識回顧(一)、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性改變電流叫做交變電流，簡稱交流。其中按正弦規(guī)律改變交流叫正弦交流。（二）、正弦交流產生及改變規(guī)律

1、產生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向軸勻速轉動時，線圈中產生交流是隨時間按正弦規(guī)律改變。即正弦交流。2、中性面：勻速旋轉線圈，位于跟磁感線垂直平面叫做中性面。這一位置穿過線圈磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈磁通量改變率為零，線圈中無感應電動勢。第2頁3、規(guī)律：

從中性面開始計時，則e=NBSωsinωt。用Em表示峰值NBSω則e=Em

sinωt電流I=sinωt=Imsinωt電壓u=Umsinωt(1)函數表示式：(2)在純電阻電路中第3頁1、表征交流電改變快慢物理量0t/sU/VT周期T：交變電流完成一次周期改變所用時間頻率f：1秒內完成周期性改變次數T=1/fω=2π/T=2πf二、新課教學：周期和頻率交流電也用周期和頻率來表示改變快慢第4頁T和f物理意義：表征交流電改變快慢，T越小，f越大，交流電改變越快。我國生產和生活用交流電周期T＝_______s，頻率f＝________Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1內電流方向改變__________次。0.0250314100第5頁2、表征交變電流大小物理量①瞬時值：

對應某一時刻交流值，用小寫字母表示，e,i,u②峰值：即最大瞬時值，用大寫字母表示，UmＩmEmEm=NsBωＩm=Em/R注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向軸勻速轉動時，所產生感應電動勢峰值為Em=NBSω，即僅由匝數N，線圈面積S，磁感強度B和角速度ω四個量決定。與軸詳細位置，線圈形狀及線圈是否閉合都是無關。第6頁表征交流電大小物理量0t/s瞬時值：交變電流某一時刻值最大值：交變電流最大瞬時值U/VUm電壓最大值電壓瞬時值i/AIm電流最大值電流瞬時值第7頁③有效值：ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應物理量ⅱ、定義：跟交流熱效應相等恒定電流值叫做交流有效值。ⅲ、正弦交流有效值與峰值之間關系是注意：非正弦（或余弦）交流有效值和峰值之間無此關系，但可按有效值定義進行推導。第8頁說明1、交流用電器額定電壓和額定電流指是有效值；交流電流表和交流電壓表讀數是有效值。保險絲熔斷值為有效值，電容器擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明均指有效值。說明2、在求交流電功、功率或電熱時必須用交流電有效值。求電量用平均值。說明3、交流電壓表和電流表經過交流電時，實際上已經由電表內部元件把交流電變成了等效直流，所以讀出就是交流有效值，而且電表指針不會忽左忽右地擺動。第9頁④平均值：求經過某導體截面電量一定要用平均值。例1、某交流電壓隨時間改變規(guī)律如圖1所表示，則此交流電頻率是_____Hz。若將該電壓加在10uF電容器上，則電容器耐壓值不應小于______V；若將該電壓加在一阻值為1K純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為防止意外事故發(fā)生，該電路中保險絲額定電流不能低于______A。第10頁【例1】某交流發(fā)電機產生感應電動勢與時間關系，如圖所表示，假如其它條件不變，僅使線圈轉速加倍，則交流電動勢最大值和周期分別變?yōu)?-----------------（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08s第11頁

解析：從圖中看出，該交流電最大值和周期分別是：Em＝100V，T＝0.04s，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；當線圈轉速加倍時，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝0.02s.故選B。第12頁【練習1】如圖所表示為某正弦交流電流圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流瞬時值表示式。第13頁解析：從圖中可看出交變電流周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8時，電流為14.14A，而t＝T／8時線圈從中性面轉過角度為45°。由電流表示式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°Im＝14.14／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s.故此電流瞬時表示式為i＝20sin314t(A)第14頁【例2】如圖表示一交流電流隨時間改變圖像，此交變電流有效值是多大？第15頁

解析：交流有效值等于熱效應與此交流等效直流電值，為分析方便，可選交流電一個周期進行研究。設此交變電流有效值為I，依據交流有效值定義，有：所以：第16頁〖練習2〗如圖所表示為一交流電電壓隨時間改變圖像，求此交流電電壓有效值。第17頁[例3]、如圖表示一交流隨時間改變圖像，求此交流有效值。解析：

第18頁【例4】圖中兩交變電流經過相同電阻R。求：（1）分別寫出它們有效值、周期和頻率。（2）計算它們在R上產生功率之比。第19頁解析：

（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1＝Im／＝3.55A，周期T1＝0.4s，頻率f1＝2.5Hz；圖乙為方波交流電，電流大小不變、方向作周期改變，因為熱效應與電流方向無關，因而它有效值為5A，周期T2＝0.4s，頻率f2＝2.5Hz。（2）由公式P＝I2R得：P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2第20頁〖練習3〗一個電阻接在10V直流電源上，它發(fā)燒功率是P，當接到電壓為u=10sinωtV交流電源上，它發(fā)燒功率--------------------（）A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB第21頁【例4】如圖所表示，線圈面積是0.05㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場磁感應強度為B＝1／πT，當線圈以300r/min轉速勻速旋轉時，求：(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢瞬時表示式；解析：第22頁(2)線圈轉過1／30s時電動勢瞬時值多大；當t＝1／30s時，電動勢瞬時值第23頁(3)電路中電壓表和電流表示數各是多少。電動勢有效值為電流表示數電壓表示數第24頁（4）線圈每轉過一周，外力所做功。線圈轉動一周外力做功等于電路中產生電能T＝2π／ω第25頁【例5】如圖所表示，矩形線圈匝數為n，線圈面積為S，線圈內阻為r，在磁感應強度為B勻強磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉過90°過程中，求：(1)經過電阻R電量q；解析：

在此過程中，穿過線圈磁通量改變所用時間產生平均電動勢為平均電流為經過R電量

第26頁（2）電阻R上產生焦耳熱Q在此過程中電阻R上焦