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1、5.2 描述交变电流的物理量,南昌市第一中学 张勇治,第五章:交变电流,5.2 描述交变电流的物理量南昌市第一中学 张勇,复习(1)感应电动势最大值为多大?线圈在何位置?磁通量是多少?磁通量的变化率呢?,(a图),析:.感应电动势最大值为Em=NBS,.线圈平面与磁感线平行时,ab、cd两边都垂直切割磁感线,这时感应电动势最大.,.磁通量为零;磁通量的变化率/t为最大.,复习(1)感应电动势最大值为多大?线圈在何位置?磁通量是多少,(2)中性面上有什么特点?磁通量是多少?磁通量的变化率呢?,.中性面即 SB 特点:,(b)每经过中性面一次,I感方向就改变一次。,(b图),(2)中性面上有什么特
2、点?磁通量是多少?bcdaa(b)d(,.正弦交变电流的图象:,.以矩形线圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中的感应电动势(ab和cd边切割磁感线),Em,-Em,=BScos t,e=Emsinw t,Im,-Im,.则电路中的电流:i=Imsinw t(Im=Em/R+r),.正弦交变电流的图象:.以矩形线圈经过中性面开始计时,在,(1)由图可知甲乙两图所描述的线圈分别从哪里开始计时?,(2)该交流发电机电动势的最大值,周期,频率,转速各是多少?该交变电流的方向每秒钟改变多少次?,(3)假如该交流发电机有10匝线圈,则在t=0.01S时的磁通量为多少?,(4)请写出甲乙两图的交变电流的函数
3、式?,e/V0100t/s-1000.020100t/s-1000,一、表征交变电流大小物理量:,1、瞬时值:对应于某一时刻的值,用小写字母 表示:e i u,2、最大值(峰值):用大写字母表示,Um m Em Em=NBS m=Em/R,注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为:Em=NBS 是仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度四个量决定。与轴的具体位置、线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。,(当线圈平面与磁感线平行时,磁通量为零,磁通变化率/t为最大,感应电动势E为最大),一、表征交变电流大小物理量:1、瞬时值:对应于某一时刻的值,,耐压值(
4、最大值),电容,耐压值(最大值)电容,情景:,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,情景:甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温,我10分钟把水烧开,我10分钟也把水烧开!,我的电流是恒定的3A,我的电流是变化的,交流电的热效果和直流电相同,我的电流有效值也是3A,概念的引入:为了反映交变电流所产生的效果,引入有效值的概念,我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开!我的电流是恒定的3A,3、有效值:,让交流电与恒定电流通过相同的电阻,如果它们在它们在相同时间内(如:一个周期内)产生的热量相等
5、,我们就把 这一恒定电流的电流值I和电压值U叫做这一交变电流的电流有效值和电压有效值用大写字母表示:E、I、U,、有效值是描述交流电热效应的物理量。,、额定电压、额定电流,电压表、电流表的读数都是指的有效值。,3、有效值:让交流电与恒定电流通过相同的电阻,.能力思维方法:,例1.如图所示为一交流电的电流随时间而变化的图象,此交流电电流的有效值为:_.,分析:该交变电流周期为T=0.02s,,前t1=0.01s内为恒定电流,后t2=0.01s内为恒定电流,因此这一个周期内电流做的功可以求出来,根据有效值的定义,设有效值为I,根据定义有:,Q=I2RT=I12Rt1+I22Rt2,代入数据计算得:
6、I=5A,.能力思维方法:例1.如图所示为一交流电的电流随时间而,、正弦交流电的有效值与峰值之间的关系是:,.上述公式只适用于正弦式交流电.,注意:正弦交流电的有效值和峰值之间具有如上的关系,但非正弦(非余弦)交流电无此关系,必须按有效值的定义进行推导。,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。,在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值,、正弦交流电的有效值与峰值之间的关系是:222mmmUU,4、峰值、有效值、平均值在应用上的区别:,.峰值是交流电变化中的最大瞬时值,在判断电容器是否会被击穿时,需考虑交
7、流电的峰值是否超过电容器的额定电压。,.有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的交流来说,其有效值是一定的。,.平均值是由公式E平均=DF/Dt 确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定,在不同的时间段里是不相同的。,.在计算交流电通过电阻产生的热量、热功率时,只能用有效值,而不能用平均值。在计算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值。,4、峰值、有效值、平均值在应用上的区别:.峰值是交流电变,二、表征交变电流变化快慢的物理量,周期T:电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s.频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:Z.角频率:就是线圈转动的角速度。单位:rad/s.,角速度、频率、周期的关系,注意:当转速的单位为r/s(转/秒)时,转速与频率的数值相等。,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,二、表征交变电流变化快慢的物理量周期T:电流完成一次周期性,.能力思维方法,2、如图所示,为一直流电通过如图所示的电阻R,则交变电流表的示数为A。,分析:从i-t图象看出,每个周期的前半周期是正弦图形.,再根据有效值的定义,得:,其有效值为,I=2.5A。,.能力思维方法2、如图所示,为一直流电通过如图所示的电,谢谢大家!,谢谢大家!,
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