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高二物理| 第五章 交變電流
2 描述交變電流的物理量　
(一)交變電流：
大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。
其中按正弦規(guī)律變化的交流電叫正弦交流電。
復習回顧
i/ A
0
t/s
線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，產(chǎn)生正弦交流電。
跟磁場方向垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率為零，線圈中感應電動勢為零。
1、產(chǎn)生：
2、中性面：
(二)正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律
復習回顧
3、規(guī)律：
瞬時值表達式：從中性面開始計時
電壓:
電動勢:
在純電阻電路中:
電流:
(1)用公式描述:
復習回顧
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
(2)用圖象描述:
復習回顧
1、周期：
2、頻率：
3、關系：
一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。
一、周期和頻率
符號：T 單位：s
符號：f 單位：Hz
交變電流完成一次周期性變化所需的時間。
交變電流一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。
1
如圖所示，這個交流的周期是多少？頻率是多少？
T = 0.02 s
f = 50 Hz
如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達式。
Im＝20A
ω＝=100π rad/s.
電流的瞬時表達式為i＝20sin100πt (A)
T ＝0.02s
2
0
i/A
t/s
0.01
0.02
20
-20
二、峰值和有效值
交變電流的峰值（Em，Im，Um）
i/mA
0.5
t/s
-0.5
0.02
0.01
1、峰值：電流或電壓所能達到的最大值。
耐壓值（最大）
電容 C
電容器的耐壓值
二、峰值和有效值
[思考與討論]
如圖所示的電流通過一個R=1Ω的電阻，它不是恒定電流。
1.怎樣計算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量
Q=I12Rt1+I22Rt2=2.8J
2.如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大
Q=I2Rt=2.8J
二、峰值和有效值
2.有效值 定義：
根據(jù)電流的熱效應來規(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。
3.正弦交流電的有效值與最大值的關系：
E、U、I
二、峰值和有效值
以上關系式只適用于正弦或余弦交流電；
二、峰值和有效值
家用電器的額定電壓和額定電流 均指 有效值；
交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是 有效值
二、峰值和有效值
保險絲的熔斷電流指的是有效值
對于交流電，若沒有特殊的說明均指 有效值
二、峰值和有效值
有效值小結：
1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；
2、交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值；
4、對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值；
二、峰值和有效值
3、根據(jù)有效值的定義可知，在計算電功、電熱、熱功率的時候要用交流電的有效值；
4.平均值
在計算通過導體某一橫截面的電量時，要用平均值；
二、峰值和有效值
i/A
t/s
+10
-10
0.05
0.1
0.15
0.2
如圖，是一個按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流.請根據(jù)圖象求出它的周期,頻率,最大值和有效值 ,并寫出電流瞬時值的函數(shù)表達式.
解析: 由圖象可知,T=0.2s
根據(jù) f=1/T 得 f =5 Hz
有效值:
最大值:
瞬時值表達式:
3
=2
4
　如圖所示是一交變電流的i t圖像，則該交變電流的有效值為（ ）
找出交流電的周期
先計算0~T/3內(nèi)產(chǎn)生的熱量
再計算T/3~2T/3內(nèi)產(chǎn)生的熱量
電流的熱效應
交流電有效值
[思路點撥]
解：根據(jù)交變電流有效值的定義可得：
4
　如圖所示是一交變電流的i t圖像，則該交變電流的有效值為（ ）
所以，選項D正確．
答：一個周期內(nèi)電流方向改變2次，1s包含50個周期，所以電流方向改變100次
答：不能，因為交流電壓是10V，它的最大值為10V，超過了電容器的耐壓值。
A
T=0.2s
f =5 Hz
Im =10 A
I =5 A
交變電流的四值比較
適用情況
重要關系
物理含義
確定電容器的耐壓值
最大的瞬時值
最大值
計算線圈某一時刻的受力情況
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
交變電流某一時刻的值
瞬時值
交變電流的四值比較
計算通過電路某一橫截面的電荷量
交變電流圖像中圖線與時間軸所圍面積與時間的比值
平均值
(1)計算與電流熱效應相關的量(如功率、熱量)
(2)交流電表的測量值
(3)電氣設備標注的額定電壓、額定電流
(4)保險絲的熔斷電流
跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值、電壓值
有效值
適用情況
重要關系
物理含義
挑戰(zhàn)自我
如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B=0.5T, 邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r=1Ω, 線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO'勻速轉動,角速度為ω=2π rad/s, 外電路電阻R=4Ω,求:
（1）轉動過程中感應電動勢的最大值．
（2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）轉過600時的瞬時感應電動勢．
（3）由圖示位置轉過600角的過
程中產(chǎn)生的平均感應電動勢．
（4）交流電壓表的示數(shù)．
（5）轉動一周外力做的功．
（6）1個 周期內(nèi)通過R的電量為多少？
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
挑戰(zhàn)自我
解析：
（1）感應電動勢的最大值為
Em＝NBωS＝100×0.5×0.12×2π (V)=3.14(V)
（2）轉過600時的瞬時感應電動勢為
e＝Emcos600=3.14×0.5 (V)＝1.57 (V)
（3）通過600角過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢為
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
挑戰(zhàn)自我
（4）電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值為
（5）轉動一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量為
（6）1個周期內(nèi)通過電阻R的電量為
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
=0.52C
3、最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　
4、瞬時值： e u i
1、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間。
2、頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。
5、有效值： E U I
（1）定義：
根據(jù)電流的熱效應
（2）正弦交流電的有效值與最大值的關系：
注意：1.對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值；
3.求通過導體某一截面的電量一定要用平均值。
2.在求交流電的電功、功率或電熱時必須用交流電的有效值；
謝謝大家！

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