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1、,2 怎样描述交变电流,第2章 交变电流 与发电机,目标定位 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系. 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意 义的平均. 3.掌握交变电流有效值与最大值的关系，会进行有效值的计算. 4.掌握交变电流的变化规律及两种表示方法.,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、周期和频率,如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？,周期T0.02 s；频率f50 Hz.,答案,图1,1.周期(T)：交变电流完成 所需的时间，用T表示，单位是秒. 2.频率(f)：交变电流在 内完成 的次数，用 表示，单位是赫兹，符号
2、是 . 3.转速(n)：线圈单位时间(1 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s或r/min. 4.各物理量之间的关系：f ， 2f，2n(n的单位为r/s). 5.我国电网中交变电流的周期是 s，频率是 Hz.,一次周期性变化,Hz,0.02,1s,f,周期性变化,50,例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是 A.此交变电流的频率为0.2 Hz B.1 s内电流方向变化10次 C.t0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D.1 s内线圈转5圈,图2,答案,解析,由图像知T0.
3、2 s，故 Hz5 Hz，即1 s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错，B、D对； 在t0.1 s时，e0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错.,二、最大值和有效值 1.图3是通过一个R1 的电阻的电流i随时间t变化的曲线.这个电流不是恒定电流. (1)怎样计算1 s内电阻R中产生的热量？,答案,图3,(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热量，这个电流是多大？,答案,2.某交流电压瞬时值表达式u sin (100t) V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？
4、,答案,1.最大值：它是所有瞬时值中的最大值. (1)当线圈平面跟磁感线平行时，感应电动势最大，Em (转轴垂直于磁感线). (2)电容器接在交流电路中，交流电压的最大值不能超过电容器的 值. 2.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交变电流的 内它们产生的 相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U，叫做这个交变电流的有效值.计算时要注意三同：“相同 ”上、“一个周期”内、产生“相同 ”.,nBS,电阻,一个周期,热量,大小相同,热量,耐压,注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的 计算. 4.有效值的应用 (1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用 值. (
5、2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值均指 值. 5.平均值的应用 计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即,热效应,有效,有效,例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则 A.电压表 的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J,答案,解析,图4,例3 如图5所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的
6、有效值为,图5,答案,解析,例4 如图6所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90的过程中，求： (1)通过电阻R的电荷量q；,图6,答案,解析,(2)电阻R上所产生的热量Q.,答案,解析,三、用数学方法描述交流电 如图7为某交变电流的ut图像，试指出它的周期、频率、最大值、有效值，并写出其函数表达式.,图7,答案,1.正弦交流电的图像 如图8所示，从图像中可直接得到的物理量有：瞬时值、 值和 ；通过计算可以得到有效值、频率和角频率.,图8,最大,周期,2.正弦交流电的瞬时值表达式 电动势：e
7、； 电压：u ； 电流：i .,Imaxsin t,Emaxsin t,Umaxsin t,例5 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图9所示，由图可知 A.该交流电的电压的有效值为100 V B.该交流电的频率为25 Hz C.该交流电压瞬时值的表达式为u100sin 25t V D.并联在该电压两端的电压表指针不停摆动,答案,解析,图9,根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周期为4102 s，所以频率为25 Hz，A错，B对； 而2f50 rad/s，所以u100sin (50t) V，C错； 交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错.,达标检测,2,1
8、.(对描述交变电流物理量的认识)如图10是某种正弦式交流电压的波形图，由图可确定该电压的 A.周期是0.01 s B.最大值是220 V C.有效值是220 V D.表达式为u220sin (100t) V,1,2,3,4,答案,解析,图10,1,2,3,4,1,2,3,4,答案,解析,3.(非正弦式交变电流有效值的计算)通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图11所示，其周期为1 s.电阻两端电压的有效值为,答案,解析,图11,1,2,3,4,A.12 V,C.15 V,1,2,3,4,4.(最大值、有效值、瞬时值、平均值的区别和应用)交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，闭合开关后电压表示数为9 V，如图12所示，那么该交流发电机 A.电动势的峰值为10 V B.电动势的有效值为9 V C.交流发电机线圈通过中性面时电 动势的瞬时值为 V D.交流发电机线圈自中性面转过90 的过程中的平均感应电动势为 V,答案,解析,图12,1,2,3,4,1,2,3,4,
