交变电流第1部分交变电流教学.ppt

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1、第五章 交变电流 第1节交变电流,栏目链接,1_都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流；_不随时间变化的电流称为直流2正弦式交变电流的电动势e随时间变化的规律为_，式中_叫做电动势的峰值,大小和方向,方向,eEmsin t,Em,栏目链接,栏目链接,栏目链接,一、交变电流的产生,交变电流的定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，方向变化为其主要特征总结：(1)线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)由于线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次，我们把线圈平面垂直于磁感线时的

2、位置叫做中性面,栏目链接,(2)线圈垂直中性面时，虽然磁通量等于零，但是磁通量的变化率却最大，因此感应电动势最大，感应电流最大(双选)下列各图中，表示交变电流的是(),栏目链接,解析：方向随时间做周期性变化是交变电流的重要特征，选项A、B中，电流的大小变化，但方向不变，不是交变电流是脉动直流A、B错误，C、D项正确答案：CD,栏目链接,变 式迁 移,1如图所示的是电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是(),栏目链接,A电流的大小变化，方向也变化，是交流电B电流的大小变化，方向不改变，不是交流电C电流的大小不变，方向不变，是直流电D电流的大小不变，方向变化，是交流电,解析：要电流的方

3、向变化就是交流电，此题电流大小不变，方向变化，是交流电答案：D,变 式迁 移,栏目链接,二、交变电流的产生和变化规律,1交变电流的产生及数学表达式：矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴O转动时，线圈的两条边切割磁感线产生感应电动势，如图所示设线圈的匝数为n，转动角速度为，两对边分别为L1和L2(其中ab边为L1，ad边为L2),栏目链接,栏目链接,栏目链接,线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次3正弦交变电流的图象(线圈在中性面位置开始计时)：,栏目链接,4交变电流的峰值(1)交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的峰值以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低

4、,栏目链接,(2)意义：磁场中旋转线圈与中性面垂直时交变电流的瞬时值对单匝线圈而言，其电压的峰值可表示为Em2BLv或EmBS.,栏目链接,例2 如图,所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为(),栏目链接,A0.5Bl1l2sin tB0.5Bl1l2cos tCBl1l2sin t DBl1l2cos t,解析：线圈从题图示位置开始转动，电动势瞬时值表达式为eEmcos t，由题意，EmBSBl1l2，所以eBl1l2cos t.答案：D,栏目链接,总结：书写交变电流瞬时值

5、表达式的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式如：线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsin t.线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcos t.,栏目链接,变 式迁 移,2如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势eBSsin t的图是(),栏目链接,变 式迁 移,解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为eBSsin t，由这一

6、原则判断：A图中感应电动势为eBSsin t；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直答案：A,栏目链接,第五章 交变电流 第2节描述交变电流的物理量,栏目链接,栏目链接,1交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫它的_，在1 s内完成周期性变化的次数叫做它的_，二者之间互为_，即_或_2交变电流的峰值是它能达到的_，电容器所能承受的电压要_交流电压的峰值3让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在一个周期内它们产生的_相等，我们就把这个恒定电流的电流I、电压U叫做这个交流的,周期,频率,倒数,最大数值,高于,热量,栏目链接,_正弦交流电的峰值是其有效值的

7、_倍，家庭电路的电压是220 V，指的是_一般交流电表测量的数值是_,有效值,有效值,有效值,栏目链接,栏目链接,栏目链接,交流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz.频率越大，交流变化越快3周期和频率的关系：T或f.4我国交流电的周期和频率我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02 s，频率是50 Hz.在每秒钟内，电流的方向变化100次5线圈转动角速度与频率f的关系：2f.,栏目链接,栏目链接,二、有效值,1根据电流的热效应来规定让交变电流和直流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相等的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值(相等的时间一般取

8、一个周期)2有效值和峰值的关系在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系如下：,栏目链接,栏目链接,这一关系式只适合于正弦式交变电流3在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值如电功率的计算式：PIU中，U、I均为有效值,栏目链接,栏目链接,在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值我国民用交变电流：照明电压220 V和动力电压380 V都是指有效值例1一正弦交流电的电压随时间变化的规律如下图所示由图可知下列叙述错误的是(),栏目链接,栏目链

9、接,栏目链接,栏目链接,一、周期和频率,交变电流的周期与频率都是描述交变电流变化快慢的物理量1周期T.交变电流完成一次周期性变化所需的时间单位是秒周期越大，交流变化越慢，在一个周期内，电流的方向变化两次2频率f.,栏目链接,栏目链接,栏目链接,栏目链接,变 式迁 移,1如下图所示的是表示一交变电流通过阻值为10 的电阻R时电流随时间变化的图象，则该电流的有效值为_A，电阻R的热功率为_W，在一个周期内电流做功_J.,栏目链接,栏目链接,变 式迁 移,栏目链接,栏目链接,三、交变电流的平均值,栏目链接,栏目链接,四、交流电四值的比较和应用,栏目链接,栏目链接,（续上表）,栏目链接,栏目链接,例2

10、(2013高考山东理综)(双选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是(),栏目链接,栏目链接,A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左分析：由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，由楞次定律可判断出0.02 s时流过电阻的电流方向,栏目链接,栏目链接,

11、栏目链接,栏目链接,变 式迁 移,栏目链接,栏目链接,变 式迁 移,栏目链接,栏目链接,栏目链接,栏目链接,3图中甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化下列说法正确的是()A图甲表示交流电，图乙表示直流电B两种电压的有效值相等C图甲所示电压的有效值为220 VD一个周期内两种电流的电压平均值不相等,变 式迁 移,栏目链接,栏目链接,变 式迁 移,栏目链接,栏目链接,第五章 交变电流 第3节电感和电容对交变电流的影响,栏目链接,1在直流电路中，当电压一定时，影响电流强弱的只是_但在交流电路中，_对交变电流也有阻碍作用，阻碍作用的大小用_来表示2线圈的_越大，交流电的_越高，

12、电感对交流的阻碍作用就越大，也就是说，线圈的_就越大3扼流圈分为两种，一种是低频扼流圈，可以用来_，另一种是高频扼流圈，可以用来_,电阻,电感,感抗,自感系数,频率,感抗,通直流，阻交流,通低频，通直流，阻高频,栏目链接,4当电容器接到交流电源的两端时，电容器两极板交替进行_，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器5电容对交流阻碍作用的大小用_表示理论和实验都表明，电容器的_越大，交流的_越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，也就是说，电容器的_越小,充电和放电,容抗,电容,频率,容抗,栏目链接,栏目链接,栏目链接,一、电感对交变电流的阻碍作用,1电感线圈对交变电流的作用：阻碍交变电流2电

13、感线圈对交变电流的阻碍作用的本质(1)交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流变化的，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用(2)电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗来表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大,栏目链接,3电感线圈按匝数的不同，可分为两种：(1)低频扼流圈：通直流，阻交流(2)高频扼流圈：通低频，阻高频例1(双选)如下图所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是(),栏目链接,A电源为稳恒直流电源时，灯泡A、B亮度相同B电源为

14、稳恒直流电源时，灯泡A比B亮度大C电源为交流电源时，灯泡A、B亮度相同D电源为交流电源时，灯泡A比B亮度大,解析：当电源为稳恒直流电源时，电感线圈相当于导线，则两灯泡电压相同，所以亮度相同当电源为交流电源时，电感线圈对电流有阻碍作用，故灯泡A比灯泡B亮，并且交流电的频率越高，灯泡的亮度相差越明显答案：AD,栏目链接,变 式迁 移,1如图所示交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P1，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P2.则(),栏目链接,AP1P2 BP1P2 CP1P2 D不能比较,解析：接在直流电源上，线圈对直流没有阻

15、碍作用，电能全部转化为小灯泡的内能，而当接至交流电源上时，线圈对电流有阻碍作用，因此电能除转化成灯泡的内能外，还有一部分电能转化为磁场能，故P1P2.答案：B,栏目链接,二、电容对交变电流的阻碍作用,1容抗(1)表示电容对交变电流阻碍作用的大小(2)大小由电容器的电容和交变电流的频率决定电容越大，交变电流的频率越高，容抗越小2电容对交变电流阻碍作用的实质当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，使电容器两极板形成跟原电压相反的电压，阻碍电流形成容抗,栏目链接,例2如下图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时(),A电容器电容增加 B电容器电容减少C电灯变暗

16、D电灯变亮,栏目链接,解析：电容器的电容是由电容器本身的特性所决定的，与外加的交流电源的频率无关，故选项A和B是错误的当交流电源的频率增加时，电容器充、放电的步伐加快，电容器的容抗减小，电流增大，电灯变亮，故选项C错误，D正确答案：D,栏目链接,变 式迁 移,2某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，如下图所示电路中可行的是(),栏目链接,变 式迁 移,解析：题A图放大器得到所有成分B图放大器可得到直流成分，若为高频扼流圈也能得到低频成分C图既可得到高频成分也可得到低频成分D图通过C1的是高、低频都有，通过C2的是旁路电容让高频成分滤去，故只有D合适答案：D,栏目链接,