描述交變電流的物理量（課堂PPT）

1、.1線圈平面與磁感線垂直的位置線圈平面與磁感線垂直的位置（1 1）線圈經(jīng)過(guò)）線圈經(jīng)過(guò)中性面中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最磁通量最大大，但磁通量的變化率為零，線圈中的，但磁通量的變化率為零，線圈中的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)為零為零（3 3）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變兩次兩次（2）線圈經(jīng)過(guò)垂直中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的線圈經(jīng)過(guò)垂直中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通磁通量為零量為零，但磁通量的變化率最大，線圈中的，但磁通量的變化率最大，線圈中的電電動(dòng)勢(shì)為最大。動(dòng)勢(shì)為最大。中性面中性面.2電動(dòng)

2、勢(shì)按正弦規(guī)律變化tEemsintIimsintUumsin交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 (從中性面開始計(jì)時(shí))(從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí)從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí))cosmeEt.3et0Em-Emt0Im-ImiT/4T/42T/42T/43T/43T/4T Tm交流電的圖像交流電的圖像 .4例例2.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈平面經(jīng)過(guò)中性面瞬間（在線圈平面經(jīng)過(guò)中性面瞬間（ ）A.線圈平面與磁感線平行線圈平面與磁感線平行 B.通過(guò)線圈的磁通量最大通過(guò)線圈的磁通量最大C.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向突變線

3、圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向突變BD.5例例3.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)e-t圖像如圖，則在時(shí)刻圖像如圖，則在時(shí)刻 （ ）A.t1，t3線圈通過(guò)中性面線圈通過(guò)中性面B.t2，t4線圈中磁通量最大線圈中磁通量最大C.t1，t3線圈中磁通量變化率最大線圈中磁通量變化率最大D.t2，t4線圈平面與中性面垂直線圈平面與中性面垂直AD.6例例4.如圖所示如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,匝數(shù)匝數(shù)n=20的矩的矩形線圈形線圈ABCD繞中心軸繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度角速度=200 rad/s。已知已知AB=0.2m,BC=

4、0.1 m,線圈的總電阻線圈的總電阻R=40,試求：試求：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；設(shè)時(shí)間設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；當(dāng)當(dāng)t=30時(shí)，線圈中的電流的瞬時(shí)值是多大？時(shí)，線圈中的電流的瞬時(shí)值是多大？ 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大？是多大？OO.7.85.一個(gè)矩形線框共有一個(gè)矩形線框共有10匝，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度匝，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從中性面開始繞中心軸以的

5、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從中性面開始繞中心軸以1200 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)已知線框的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)已知線框的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為10cm，切，切割磁感線的邊長(zhǎng)為割磁感線的邊長(zhǎng)為50 cm，則該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)，則該線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為勢(shì)的最大值為_V，當(dāng)線框平面和中性面的夾角，當(dāng)線框平面和中性面的夾角為為_時(shí)，交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是時(shí)，交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是31.4 V.9.10交流電知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)交流電知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)1.交流電的特征：交流電的特征：方向隨時(shí)間周期性變化方向隨時(shí)間周期性變化2.交流電的產(chǎn)生：交流電的產(chǎn)生：d(c)a(b)vv甲甲a(b)vd(c)v乙乙d(c)vv丙丙a(b)d(c)

6、va(b)v丁丁a(b)vv戊戊d(c).11結(jié)論結(jié)論（1）：線圈處在）：線圈處在中性面中性面時(shí)，磁通量時(shí)，磁通量 ，磁通量變化率，磁通量變化率為為 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 。 線圈處在線圈處在垂直中性面垂直中性面時(shí)，磁通量時(shí)，磁通量 ，磁通量變，磁通量變化率為化率為 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 。d(c)a(b)vv甲甲a(b)vd(c)v乙乙d(c)vv丙丙a(b)d(c)va(b)v丁丁a(b)vv戊戊d(c)最大最大零零零零為零為零最大最大最大最大結(jié)論（結(jié)論（2）：線圈每經(jīng)過(guò)）：線圈每經(jīng)過(guò) 時(shí)，電流方向改變一次，時(shí)，電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動(dòng)一周，方向改變轉(zhuǎn)動(dòng)一周，方向改變 次。次

7、。中性面中性面兩兩.123.交流電的變化規(guī)律：交流電的變化規(guī)律：電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化tEemsintIimsintUumsin(從中性面開始計(jì)時(shí))(從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí)從垂直于中性面位置開始計(jì)時(shí))cosmeEt.131.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈平面矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈平面經(jīng)過(guò)垂直中性面瞬間（經(jīng)過(guò)垂直中性面瞬間（ ）A.線圈平面與磁感線平行線圈平面與磁感線平行 B.線圈平面與磁感線垂直線圈平面與磁感線垂直 C.通過(guò)線圈的磁通量最大通過(guò)線圈的磁通量最大D.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 作業(yè)講評(píng)作業(yè)講評(píng)課堂檢測(cè)課堂檢測(cè)AD.142.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)

8、的電動(dòng)勢(shì)為交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為eEmsinw t，若，若將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來(lái)的兩倍，其他條件不變，將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來(lái)的兩倍，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)閯t其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?（ ）A.Emsin w t/2 B.2Emsin w t/2C.Emsin2w t D.2Emsin2w t雙基訓(xùn)練雙基訓(xùn)練D.153.如圖所示如圖所示,一矩形線圈，面積為一矩形線圈，面積為100cm2，匝數(shù)為，匝數(shù)為100，在場(chǎng)強(qiáng)為在場(chǎng)強(qiáng)為B=0.2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為為100rad/s，試求解，試求解:當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),線圈中的

9、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;當(dāng)線圈從中性面開始當(dāng)線圈從中性面開始,經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)1/200s時(shí)間轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)間轉(zhuǎn)到圖示位置,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.164.如圖所示，矩形線圈如圖所示，矩形線圈100匝，匝，ab=30cm，ad=20cm，勻強(qiáng)磁，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T，繞軸，繞軸OO從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度角速度=100rad/s，試求：，試求：穿過(guò)線圈的磁通量最大值穿過(guò)線圈的磁通量最大值m=? 線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值？值？線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=

10、?線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)取得此值？得此值？ 寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的表達(dá)式。隨時(shí)間變化的表達(dá)式。 .175.2 描述交變電流的物理量描述交變電流的物理量教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：1. 1.理解交變電流的周期和頻率；理解交變電流的周期和頻率；2. 2.掌握交變電流的有效值的物理意義和應(yīng)用；掌握交變電流的有效值的物理意義和應(yīng)用；3. 3.了解交變電流的相位和相位差。了解交變電流的相位和相位差。.18一、周期和頻率一、周期和頻率-表征交流電變化的快慢。表征交流電變化的快慢。1.周期：周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間。交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間。2.頻率

11、：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。3. 關(guān)系：關(guān)系：,1Tf fT22.192.某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系，如某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍轉(zhuǎn)速加倍，則電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋▌t電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋?）A400V，0.02s B200V，0.02sC400V，0.08s D200V，0.08s1.我國(guó)生產(chǎn)和生活用交流電的周期我國(guó)生產(chǎn)和生活用交流電的周期T=_s，頻率，頻率f= _Hz，角速度，角速度= _rad/s，在，在1s內(nèi)電流的內(nèi)電流的

12、方向變化方向變化_次。次。課堂練習(xí)課堂練習(xí)0.0250100100B.20預(yù)習(xí)自測(cè)預(yù)習(xí)自測(cè)1.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為 sin100t(V)，下列說(shuō)法中正確的是：，下列說(shuō)法中正確的是： ( )A.頻率是頻率是50Hz B.當(dāng)當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合時(shí)，線圈平面與中性面重合C.當(dāng)當(dāng) s時(shí)，時(shí)，e的值最大，為的值最大，為220 V D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為314rad/s2220e1001t2ABD.21二、峰值和瞬時(shí)值二、峰值和瞬時(shí)值-表

13、征交變電流的大小表征交變電流的大小1.1.最大值（峰值）：最大值（峰值）： Em , Um , Em , Um , m mSnBEm電容器電容器接在交流電路中，就需要知道接在交流電路中，就需要知道交變電壓的最大值。交變電壓的最大值。2.2.瞬時(shí)值：瞬時(shí)值： e, u, itEemsin.22思考與討論：思考與討論：如圖的電流通過(guò)一個(gè)如圖的電流通過(guò)一個(gè)R=1R=1的電阻。它不是恒定的電阻。它不是恒定電流。電流。1.1.怎樣計(jì)算通電怎樣計(jì)算通電1s1s內(nèi)電阻內(nèi)電阻R R中產(chǎn)生的熱量？中產(chǎn)生的熱量？2.2.如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)這個(gè)電阻如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)這個(gè)電

14、阻R R，也，也能在能在1s1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個(gè)電流是多大？?jī)?nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個(gè)電流是多大？222(1 1 0.2 21 0.3) 22.8Q I RtJJ 22 .81 .6 711QIR tQIAAR t.23（2 2）正弦交流電正弦交流電的有效的有效值與最大值的關(guān)系值與最大值的關(guān)系：2mII 2mUU 2mEE 3.3.有效值：有效值：E，U，I（1）定義：根據(jù)）定義：根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定，讓交流電和直來(lái)規(guī)定，讓交流電和直流通過(guò)相同阻值的電阻，如果他們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生流通過(guò)相同阻值的電阻，如果他們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的熱量相等，

15、就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。的有效值。.24(3)說(shuō)明：說(shuō)明： . .以上關(guān)系式只適用于以上關(guān)系式只適用于正弦正弦交流電；交流電；. .交流用電器的交流用電器的額定電壓額定電壓和和額定電流額定電流指的是有效值；指的是有效值；. .交流電流表和電壓交流電流表和電壓表的讀數(shù)表的讀數(shù)是有效值；是有效值；. .計(jì)算電流做計(jì)算電流做功功或或熱功率熱功率、熱量熱量均用有效值；均用有效值；. .對(duì)于交流電若沒有特殊說(shuō)明的均指有效值；對(duì)于交流電若沒有特殊說(shuō)明的均指有效值；.求通過(guò)某導(dǎo)體截面的求通過(guò)某導(dǎo)體截面的電量電量一定要用電流的平均值；一定要用電流的平均值；.計(jì)算電容器的計(jì)算電容器的擊穿電壓

16、擊穿電壓用交變電流的峰值。用交變電流的峰值。4.4.平均值：平均值：Ent.25例例1. 表示交變電流隨時(shí)間變化圖象表示交變電流隨時(shí)間變化圖象.如圖所示，如圖所示，則交變電流有效值為則交變電流有效值為( )A.5 A B.5 AC.3.5 A D.3.5 A0 00.020.020.040.04t/St/Si/Ai/A242322222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52AB.26 4.有一交變電源有一交變電源u=200sin10t（v），該交變電源的周），該交變電源的周期是期是 ，接在該交變電源上的電壓表讀數(shù)是，接在該交變電源上的電壓表讀數(shù)

17、是 ；如果將某電容器接在該交變電源上，為使電容器不被擊如果將某電容器接在該交變電源上，為使電容器不被擊穿，該電容器的最小耐壓值為穿，該電容器的最小耐壓值為 。預(yù)習(xí)自測(cè)：預(yù)習(xí)自測(cè)：0.2s141v200V.27例例2.交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長(zhǎng)交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長(zhǎng)ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共，共50匝，線圈電阻匝，線圈電阻r=1 ，線圈在，線圈在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO以以 r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻9，如圖所示。求：，如圖所示。求：電壓表讀數(shù)；電壓表讀數(shù)；電阻電阻R上電功率。上電功率。100（3

18、）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做功多少？做功多少？（4）從此位置旋轉(zhuǎn)）從此位置旋轉(zhuǎn)60時(shí)，感時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為多大？應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為多大？（5）從此位置旋轉(zhuǎn)）從此位置旋轉(zhuǎn)30過(guò)程中，流過(guò)電過(guò)程中，流過(guò)電阻阻R上的電荷量為多少？上的電荷量為多少？.28例例3.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“冂冂”形導(dǎo)線形導(dǎo)線框可繞框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=T，線框的線框的CD邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為20cm.CE、DF長(zhǎng)均為長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為速為50r/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

19、的瞬時(shí)值表達(dá)式；寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；若線框電阻若線框電阻r=3,再將再將AB兩端接兩端接“6V，12W”燈泡，燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能小燈泡能否正常發(fā)光？若不能,小燈泡實(shí)際功率多大？小燈泡實(shí)際功率多大？.293.3.相位相位（1 1）相位：）相位：（2 2）相位差：）相位差：.30小結(jié)小結(jié)3、最大值（峰值）：、最大值（峰值）： Em Um m 4、瞬時(shí)值：、瞬時(shí)值： u i e1、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間。、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間。2、頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。、頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。Tf1fT225、有效值有效

20、值： E U I （1 1）定義）定義： 根據(jù)根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定，讓交流電和直流通過(guò)相來(lái)規(guī)定，讓交流電和直流通過(guò)相同阻值的電阻，如果他們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，同阻值的電阻，如果他們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。（2 2）正弦交流電正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：的有效值與最大值的關(guān)系：2mEE 注意：注意：A.A.對(duì)于交流電若沒有特殊說(shuō)明的均指有效值對(duì)于交流電若沒有特殊說(shuō)明的均指有效值 C. C.求通過(guò)某導(dǎo)體截面的求通過(guò)某導(dǎo)體截面的電量電量一定要用平均值。一定要用平均值。 B. B.在求交流電的在求交流電的功、功率或電熱功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。時(shí)必須用交流電的有效值。 .31.32例例3. 交流發(fā)電機(jī)模型的矩形線圈交流發(fā)電機(jī)模型的矩形線圈abcd在