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5.2描述交變電流的物理量
第五章
交變電流
知識回顧
如何描述交流電的變化規(guī)律呢？
1.圖象法
圖示
特點
B⊥S,
Φ=BS最大，
最小，沒有邊切割磁感應(yīng)線,
感應(yīng)電流I=0，中性面，方向改變
B∥S，φ=0，
最大，I最大，感應(yīng)電流最大，兩條邊切割磁感線。性面垂直的位置
圖像
從中性面開始計時
從垂直中性面開始計時
表達式
2公式法
{
由上面兩式可以得到，交變電流做的是以正弦或余弦的周期性變化的電流，那么我們用上面物理量來描述交變電流呢？
周期和頻率
一.周期和頻率
1、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間。
2、頻率：交變電流一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。
物理意義：表示交流電變化的快慢
3、關(guān)系：
如圖所示為我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T=_____s，頻率f=
____Hz，角速度ω=_____rad/s，在1s內(nèi)電流的方向變化____次。
0.02
50
100π
100
一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。
二、峰值和有效值
（1）、峰值：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值．用大寫字母表示，Um　
Im　Em，用來表示交變電流的電流或電壓變化輻度。
1、交變電流的最大值(峰值）（Em，Im，Um）
(2)定義:一般從線圈通過中性面時開始計時，線圈中總電動勢為E=NBSωsinωt=Emsinωt。式中Em=NBSω（N為線圈匝數(shù)），即Em僅由N、B、S、ω四個量決定，與軸的具體位置和線圈的形狀都是無關(guān)的。我們稱Em=NBSω為交流電動勢的最大值。
(3)意義：表征交變電流的強弱或電壓的高低。
最大值在實際中具有一定的指導(dǎo)意義，
如：所有使用交變電流的用電器，其最大耐壓值應(yīng)超過其所使用的交變電流電壓的最大值，這樣使用中才能保證安全。
電容
耐壓值（最大值）
2.電容器的耐壓值
甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同．若直流電源用10分鐘把水燒開，而第二次用交流電時也用10分鐘把水燒開
電爐燒水
二、峰值和有效值
交流電的熱效果和直流電相同
我的電流是恒定的3A
我10分鐘把水燒開
我10分鐘也把水燒開！
我的電流是變化的
我的電流有效值也是3A
3.有效值
定義：
根據(jù)電流的熱效應(yīng)，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。
E、U、I
二、峰值和有效值
交流電：
直流電：
對正弦交流電有：
I=
U=
E=
任何電流都有有效值，但上述關(guān)系只限于正弦交變電流，對其他形式的交變電流并不適用．
4．有效值與最大值之間的關(guān)系
理論計算表明，正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系
根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定
（有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義，注意三個相同）
5.有效值的運用：
1.各種使用交變電流的電器設(shè)備上所標的額定電壓、額定電流，功率，保險絲的熔斷電流是指電壓，電流，功率的有效值。
2.交流電壓表和電流表所測的數(shù)值也是有效值。
3.如果沒有特別說明，一般說到交流的電動勢、電壓、電流或計算電功率，電熱時指的都是有效值。
4.通常電容器所標的耐壓值指的是最大值.
三、交變電流的相位
1、正弦符號sin后面的量ωt+φ叫做交變電流的相位，其中φ是t=0時的相位，叫做交變電流的初相位。
2、相位差：兩支交流的相位之差。若兩支交流的頻率相同，初相位不同，即相位差φ2-φ1為確定的常數(shù)。
e甲=Emsinωt
e乙=Emsin(ωt+φ)
2、相位差是一個很重要的物理量。例如不同的交流發(fā)電機在向同一個電網(wǎng)供電時，它們的相位必須完全相同，即相位差必須保持為0，不然的話，輕則會使輸電效率降低，嚴重時會損壞輸電設(shè)備。
1.下列各種情況中所指的數(shù)值，哪些是交流電的有效值（
）
A、交變電流通過導(dǎo)體的電功、熱量和電功率
B、保險絲的熔斷電流
C、電工工具上標明的耐壓值。
D
、各種使用交變電流的電器設(shè)備上所標的額定電壓、額定電流
E、交流電表的示數(shù)
課堂練習(xí)
ABDE
最大值
i/A
t/s
+10
-10
0.05
0.1
0.15
0.2
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=5Hz.
有效值:
最大值:
電流的函數(shù)表達式:
根據(jù)電流的熱效應(yīng)先計算電流的有效值．
4.圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：
（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。
（2）計算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。
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，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無關(guān)，因而它的有效值為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
5.如圖表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。
解析：
課后作業(yè)：
課后問題與練習(xí)
同步訓(xùn)練
謝謝觀看
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YOU!

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