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1、交变电流的描述高二年级 物理回顾已学内容msineEt正弦交变电流公式sinNBSitRrreRsinNBSuRtRirRsineNBStetitut我们可以从哪些角度来描述交变电流呢？我们学过的具有周期性变化特点的运动有哪些呢？i0t周期与频率周期（T）：作一次周期性变化所需的时间 国际单位：秒（s）频率（f ）：在1s时间内完成周期性变化的次数国际单位：赫兹(Hz)1Tf一、周期与频率2T1Tf22fT正弦交流电的周期就是线圈匀速转动的周期2sinsinsin2eNBStNBStNBSftT周期与频率i0t02t04t0t3t0周期和频率表示交变电流变化的快慢我们还可以从哪些角度来描述交变
2、电流？Im-Im2sinsinsin 2NBSNBSNBSittftRrRrTRr峰值与瞬时值峰值（Im、Um、Em）：一个周期内的最大值瞬时值（i、u、e）：随时间发生变化的数值联系生活日常生活中所用的正弦交变电流的峰值电压为311V，频率是50Hz，周期是0.02smmm2sinsinsin2uUtUtUftT311sin100 (V)ut联系生活u/V0t/s0.010.02311-311观察生活交流电使白炽灯发光R直流电(U=10V)R白炽灯亮度相同直流电(U=10V)交流电白炽灯亮度相同恒定的电压能产生与交流电相同的效果有效值定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交
3、变电流的一个周期内它们产生的热量相同，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值。计算交变电流的有效值电流通过电阻电能转化为热能焦耳定律：Q=I2RtRR设通电时间为T=1s2QI Rt222210.2+20.3+20.3 10.2QRRRR交1234=QQQQQ交.8=2QR交效果相同I =R有效值定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相同，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值。设通电时间为T=1s= 2.8=1.67AI22.8QI RTR直等效思想Q交=Q直R
4、R、T不变如何计算正弦交变电流的有效值？电流的热效应与电流的方向和先后作用的时间顺序无关msiniIt二者在一个周期内通过阻值相同的电阻产生相同的热量i0TtmImI0TtimImImcosiItmsiniItmcosiIt12QQQ12=+2QQQQ总交在一个周期T 内：msiniItmcosiIt1Q2Q221sinmPI Rt222cosmPI Rt122=+mPPPI R总交在任意时刻t：msiniItmcosiIt1P2P=QPT总交总交2mQI RT总交在一个周期T：2mPI R总交msiniItmcosiIt12QQQ在一个周期T 内：msiniItmcosiIt1Q2Q12II
5、I有效值定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相同，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值。21QI RT22QI RT212= +2QQQI RT总直msiniItmcosiIt在一个周期T：1Q2Q=QQ总交总直若22m=2I RTI RTm=2II2mQI RT总交212=+2QQQI RT总直正弦交变电流的有效值m=2IIm=2UUm=2EE借助等效思想，利用电流热效应，可以计算得到正弦交变电流的有效值生活中的有效值与峰值日常生活中的电压为正弦交变电压，峰值为311Vm311=220V22UU生
6、活中的有效值与峰值交流电表表盘上标注的电压和电流值是有效值生活中的有效值与峰值交流电路中电容器的耐压值必须大于峰值生活中的有效值与峰值铭牌上标注的数值一般为有效值拓 展计算电荷量q时，电流用什么值呢？电流的平均值IEIRrENt根据q=It，学以致用例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？正弦交变电流的有效值与峰值m=2UU等效思想2=UQtR例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率
7、为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？2UPR2PP 2UPR直流电源：交流电源：222UURR10(V)22UU m =210(V)UU 例：如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中，ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈电阻r=0.2,外电阻R=4.8.线圈在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO匀速转动,角速度=100rad/s。求解如下问题：学以致用(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数 表达式(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数 表达式mcosiItmm47.1(A)+EnBSI
8、R rR r47.1cos100 (A)itab=cd=50cmbc=ad=30cmn=100r=0.2R=4.8B=0.05T=100rad/s(2) 时，通过电阻R的电流和其两端的电压值2110 s3t47.1cos100 (A)it2147.1cos10010(A)23.6(A)3iR两端的电压：23.6A4.8113.3VuiR (3) 电路中电压表与电流表的读数是多少交流电表测量有效电压和有效电流47.1cos100 (A)it47.1=33.3(A)2I 33.34.8=159.8(V)UIR(4)此交流发电机的功率电能全部转化为电热P电=P热=I 2(R+r)P电=P热(4)此交
9、流发电机的功率ab=cd=50cmbc=ad=30cmn=100r=0.2R=4.8B=0.05T=100rad/sP电=P热=I 2(R+r)mm47.1(A)+EnBSIR rR rm=2IIP电=5.5103W(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量QEnt平均感应电动势：21=- 磁通量变化量：2121-=ttt 磁通量变化率：QItEIRr=()B SBS(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q11=0t时刻：22=tBS时刻：211=4TBS 经过：(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量QQItEntEIRrQnRrab=cd=50cmbc=ad=30cmn=100r=0.2R=4.8B=0.05T=100rad/s0.15C课堂小结作一次周期性变化所需的时间在1s时间内完成周期性变化的次数交变电流某一时刻的值最大的瞬时值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值