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1、第五章 交变电流,5.2 描述交变电流的物理量,复习回顾,(一)交变电流:,大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。,其中按正弦规律变化的交流电叫 正弦交流电。,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,产生正弦交流电。,跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。,1、产生:,2、中性面:,(二)正弦交流电的产生及变化规律,3、规律:,瞬时值表达式:从中性面开始计时,电压:,电动势:,在纯电阻电路中:,电流:,(1)用公式描述:,最大值(峰值): Em 、m 、 Um,瞬时值: e 、i 、u,(2)用图象描述:,一、周期和
2、频率,1、周期: 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,角频率:线圈在磁场中转动的角速度,2、频率: 交变电流一秒内完成周期性变化的次数。,物理意义:表示交流电变化的快慢,3、关系:,一个周期内电流方向改变两次。,1、我国生产和生活用交流电的周期T=_s,频率f= _Hz,角速度=_rad/s,在1s内电流的方向变化_次。,0.02,50,100,100,课堂练习,2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系,如图所示,如果其它条件不变,仅使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期分别变为 ( ),A400V, 0.02s B200V, 0.02s C400V, 0.08s D200V,
3、0.08s,B,什么是交变电流的峰值(Em,Im,Um)?,0.02,0.01,二、峰值和有效值,1、峰值:电流或电压所能达到的最大值。,电容器的耐压值,由于交变电流的大小和方向随时间变化,它产生的效果也随时间变化,在实际中我们常常不研究它的瞬时效果,而是只要知道交变电流在某段时间内的平均效果就可以了。,那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢? 请看下面的思考与讨论,2、交流的有效值的定义:,根据电流的热效应来规定,让交流与直流分别通过相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。,有效值的符号 E、U、I,二、峰值和有效值,3、正弦交流电的有效
4、值与峰值的关系:,二、峰值和有效值,说明:,、以上关系式只适用于正弦或余弦交 流电;,、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值;,、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值,、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值,平均值:,、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,4、注意:峰值、有效值、平均值 在应用上的区别。,、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,、考虑电容器是否会被击穿时用峰值,4、某交流电压随时间的变化规律如图所示,则此交流电的频率是_Hz。若将该电压加在10uF的电容器上,则电容器的耐压值不应小于_V;若将该电压加在一阻值为1K的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工
5、作,为避免意外事故的发生,该电路中保险丝的额定电流不能低于 _A。,200,200,2,0.25,200,u/v,t/s,课堂练习,5、图中两交变电流通过相同的电阻R。求: (1)分别写出它们的有效值、周期和频率。(2)计算它们在R上产生的功率之比。,(2)P甲:P乙I12R:I22R(I1I2)21:2,6.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。,例题:如图是正弦式电流经半波整流后的波形,电流的最大值为Im,试计算它的有效值?,三、相位 与 相位差,对于一支交流电,我们称“sin”后面的量叫做交变电流的相位,t=0时的相位叫做初相位,对于两支交流电,他们的相位之差叫做他们的
6、相位差,三、相位与相位差 :,同相:,两步调相反。,同相和反相:,两步调相同。,反相:,小结,3、最大值(峰值): Em Um m,4、瞬时值: u i e,1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,2、频率:一秒内完成周期性变化的次数。,5、有效值: E U I,(1)定义:,根据电流的热效应来规定,让交流电和直流通过相同阻值的电阻,如果他们在一个周期内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,(2)正弦交流电的有效值与最大值的关系:,注意:A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,3、如图示为某正弦交流电流的图像,求其峰值、周期和角速度,并写出该电流的瞬时值表达式。,Im20A,100rad/s.,电流的瞬时表达式为i20sin100t (A),T0.02s,