1、第五章 交变电流 学案2 描述交变电流的物理量 一、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。二、正弦交流的产生及变化规律1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。知识回顾知识回顾2、正弦交变电流的规律从中性面开始计时，得出sinmeEt瞬时电动势：瞬时电流:sinmiIt瞬时电压:sinmuUt其中:mENBS知识回顾 由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间做周期性变化，因此在交流电路中使用电压和电流不能全面地反映其电路的特性，对交变电流就需要多一些
2、的物理量来描述其不同方面的特性 知识回顾阅读教材，回答下列问题：（1）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？（3）它们之间的关系是什么？（4）我国使用的交变电流是“220V，50Hz”的交变电流。则交变电流的周期和频率各是多大？一、周期和频率 也是线圈转动一周的时间 3我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次 2频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用 f 表示，单位是Hz1周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间.用T表示，单位是s一、周期和频率 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
3、的方向变化_次。0.0250100100 1 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。Im20A100rad/s.电流的瞬时表达式为i20sin100t (A)T0.02s 2 1、瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母表示，e,i,u2、峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值用大写字母表示，Um Im Em（1）最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值.二、峰值和有效值二、峰值和有效值 电容器的耐压值电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值（2）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场
4、的轴匀速旋转时，电动势的最大值 mEnB S（3）最大值可以表示交变电流的强弱或电压的高低，但不适于用来表示交流产生的效果 二、峰值和有效值 甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开电炉烧水二、峰值和有效值 交流电的热效果和直流电相同我 的 电流 是 恒定的3A 我 10 分 钟把水烧开 我 10 分 钟也 把 水 烧开！我 的 电流 是 变化的我的电流有效值也是3A3有效值 （1）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值 （2）
5、特点：交变电流的有效值根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的 二、峰值和有效值 对正弦交流电有：I=U=E=2mI2mU2mE 任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用4有效值与最大值之间的关系 二、峰值和有效值 关于有效值的说明1、通常所说照明电路的电压是220v和动力电 压380V都指的是交流的有效值。2、各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额定电流和额定电压的数值都是它的有效值。3、交流电压表和电流表所测的数值也是有效值。4、如果没有特别说明，一般说到交流的电动势、电压、电
6、流或计算电功率，电热时指的都是有效值。5、通常电容器所标的耐压值指的是最大值.二、峰值和有效值 i/At/s+10-100.05 0.1 0.150.2如图是一个按正弦函数规律变化的交变电流.请根据图象求出它的周期,频率,最大值和有效值,并写出电流的函数表达式.解析:由图象可知:T=0.2s 根据 f=1/T 得:f=5Hz.10AmI 有效值:最大值:电流的函数表达式:3通过一阻值 R100 的电阻的交变电流如图所示，其周期为 1 s电阻两端电压的有效值为()A12 V B4 10VC15 V D8 5V由 0.12R0.420.22R0.12I2R12，可得有效值 I 1025 A，电压有
7、效值 UIR4 10 V根据电流的热效应先计算电流的有效值4 到网上收集有关各种波形交变电流应用实力资料,并与同学交流.课外探究 课外探究 220V课外探究 1某小型发电机产生的交变 电 动 势 为e 50sin 100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A 最 大 值 是 502 V B频率是 100 HzC有效值是 25 2 V D周期是 0.02 sEEm225 2 VT1f0.02 sEm50 V由2f100 rad/s得f50 Hz 2.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
8、值为1K的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，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。20020020.2520021.0u/vt/s 3如图所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的()A有效值B频率 C最大值D均不一样周期一样题图(a)中电压有效值 Ua Um2，题图(b)中电压有效值 UbUm 4如图所示，是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值在一个周期(T0.2 s)内，该交变电流通过一电阻 R 产生的热量：QI21Rt1I22Rt2(4 2)2R0.1(3 2)2R0.15R在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 QI2RT0.2I2R.由 QQ得，0.2I2R5R，解得 I5 A