2021学年2 交变电流的描述课文内容ppt课件

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矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流电。
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？
一、描述交变电流的物理量1.周期T
交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，通常用 T 表示，单位s。
2.频率f 周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。频率通常用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。
3.角频率ω线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s。
例如：我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02s，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。
思考讨论1：你知道周期T和频率f以及角频率ω与周期、频率的之间关系吗？
参考答案：周期和频率的关系为： 或
ω与周期、频率的关系：
思考与讨论2：一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？角速度是多少？
参考答案：由交变电流的图像可知，该交变电流的周期T=0.02s；根据周期和频率的关系：可得：f=50HZ；根据角速度与周期的关系 可得：ω=100πrad/s
二、峰值和有效值1. 交变电流峰值（Im、Um）指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或电压的高低。
2.交变电流瞬时值交变电流某一时刻的电压（电流）值。从线圈位于中性面位置时开始计时交变电流瞬时值:e=Emsin?? i=Imsin??
注意：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
3.交流电的平均值（1）交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值。
（3）适用于计算通过电路横截面电量。
思考与讨论：如图是通过一个R为1 Ω的电阻的电流 i 随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。
（1）怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？
解析:如图所示，通电1s内，前、后0.2s内，电流大小为1A的恒定电流；中间0.6s，电流大小为2A的恒定电流。
则1s内产生的热量为：Q=I12Rt1+I22Rt2=12×1×（0.2+0.2）J+ 22×1×（0.3+0.3）J=2.8 J
解析:恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，即： Q2=Q1=2.8J ① Q2=I2Rt=I2 ×1 ×1 J ② 联立①②得
（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1s内产生同样的热，这个电流是多大？
此时，交变电流的有效值是1.67 A。
3.交变电流的有效值让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是 I ，电压是 U，我们就把 I、U 叫作这个交流的有效值。
4.正弦交流电的有效值与峰值的关系
注意：这两个关系式只适用于正弦式电流。
人们通常说家庭电路的电压是220 V， 是指有效值；电气设备“铭牌”上所标值，是指有效值；保险丝的熔断电流，是指有效值；交流电表的示数，是指有效值。以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。
正弦式交变电流的u-t图像描述的是交变电压随时间变化的规律。可以全面记录和反映电流（或电压）每个时刻的情况。
三、正弦式交变电流的公式和图像1.正弦式交变电流的u-t图像
正弦式交变电流u-t图像
2. 正弦式交变电流的表达式u=umsin?? i=Imsin?? 如果已知一交变电流的周期T或频率f，又知道它的电压的有效值或峰值，那么可得：
拓展学习：电感器和电容器对交变电流的作用
1.电感器对交变电流的阻碍作用
把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上（甲图），再把它们接到交流电源上（乙图）。
视频：电感器对交变电流的阻碍作用
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，可以发现，接交流电源时灯泡要暗一些。在直流电路中，当电压一定时，影响电流强弱的只是电阻；但把线圈接入交流电路时，除了线圈自身的电阻对交变电流有阻碍作用外，还有由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗。实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。
扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件，它利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。
2.交变电流能够通过电容器
直流不能通过电容器，所以接直流电源的灯泡不亮。当电容器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地充电和放电，电路中就有了充、放电的电流，表现为交流“通过”了电容器。这表明，电容器对交流有阻碍作用。电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗。实验和理论分析都表明，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。
1.下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（　　）A．220V的家庭照明电压B．保险丝的熔断电流C．家用电器上标明的额定电压值D．电容器标明的耐压数值
2.某交变电流电压的表达式为 u= sin （100πt） V，关于这个交变电流的下列说法中 正确的是（　　）A．电压的有效值为 220VB．电压的峰值为 220 VC．频率为 100 HzD．周期为 0.05 s
3.某交变电压瞬时值表达式为 ，则（　）A．用此交变电流作为打点计时器的电源时，打点周期为2s B．把额定电压为6v 的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C．把额定电压为6v 的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁D．耐压6v 的电容器可以直接接在此电源上
4.关于我国家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是（　）A．电流方向每秒钟改变50次B．电压瞬时值的表达式为u＝220sin50πtVC．额定电压为220V的灯泡可以直接接入使用D．耐压值为220V的电容器可以直接接入使用
5.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．交流电压的有效值为 VB．交流电压的最大值为 V，频率为50HzC．2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
D．1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化得最快
峰值：一个周期内所能达到的最大值。
正弦式交变电流的公式和图像
一、周期和频率1.周期T交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位s。2.频率f 周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。3.角频率ω线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s。
二、峰值和有效值1. 交变电流峰值（Im、Um）指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。2.正弦交流电的有效值与峰值的关系
三、正弦式交变电流的公式和图像