交變電流的描述及其三要素課件

1、8.1 交變電流的描述及其三要素8.2 電感和電容對(duì)交變電流的影響8.3 變壓器與電能的輸送 8.1 交變電流的描述及其三要素 1.什么是交變電流？ 2.正弦交流電是怎樣產(chǎn)生和描述的？ 3.交變電流用那些物理量描述? 直流：方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流（direct current，DC）。1.什么是交變電流？穩(wěn)恒電流：脈動(dòng)直流：交變電流：電流方向隨時(shí)間作周期性變化的為交變電流（alternating current），也稱“交流電”（AC）。其中最基本的形式是正弦電流。正弦交變電流的產(chǎn)生：固定磁場(chǎng)交流發(fā)電機(jī)原理模型發(fā)電機(jī)的基本組成： 用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極發(fā)

2、電機(jī)的基本種類: 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)，磁極不動(dòng)） 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)，電樞不動(dòng)）2. 正弦交流電是怎樣產(chǎn)生和描述的？無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子， 不動(dòng)的部分叫定子。下圖發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子和定子分別是什么？上圖中，甲、丙兩圖的線圈都垂直于磁場(chǎng)，稱這時(shí)線圈所在的平面為中性面。方向的變化電流方向的變化大小的變化電流大小的變化BvA(B)D(C)t=0Cv11v中性面從中性面開始計(jì)時(shí)， =t, 所以： 線圈中的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為 若線圈有n匝，則瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)： 其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈面積，為線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，n為線圈的匝數(shù)，Em為電動(dòng)勢(shì)的峰值。0Em e-Em t0Im i-Im t0Um

3、 u-Um t正弦交流電的圖像：線圈與純電阻負(fù)載連接時(shí)，流過負(fù)載的電流 i以及負(fù)載兩端的電壓u例題1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈ab邊長(zhǎng)為20cm，ad邊長(zhǎng)為10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s，求：（1）1秒內(nèi)電流方向改變的次數(shù)；（2）電動(dòng)勢(shì)的最大值；（3）轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)上述兩問如何變？解：（1）線圈轉(zhuǎn)一周內(nèi)電流改變2次方向，1秒內(nèi)改變（2）電動(dòng)勢(shì)的最大值（3）轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)角速度增加一倍，所以1秒內(nèi)電 流方向改變200次，電動(dòng)勢(shì)的最大值變?yōu)?.04伏特。3. 交變電流用那些物理量描述?交變電流的大小和方向都隨時(shí)間變化，談到它的電流或電壓時(shí)要區(qū)分它的峰值和

4、瞬時(shí)值。交變電流的峰值：交變電流可能達(dá)到的最大值。請(qǐng)指出下列圖中的交流電峰值：交變電流的有效值：將同一電阻接恒定直流電源和交流電源兩種情況下，如果在相同的一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱相同，則兩電源的熱效應(yīng)效果相同,這時(shí)直流電的值叫做這個(gè)交流電的有效值.思考：如圖的電流i通過一個(gè)電阻R，一個(gè)周期內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？將一個(gè)多大的恒定電流通過這個(gè)電阻R，也能在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱？圖中電流的有效值為多少？平均值為多少？解：電流的平均值為圖中的電流 一個(gè)周期內(nèi)在電阻R中產(chǎn)生的熱量：設(shè)恒定電流I通過電阻R，在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱：電流的有效值為說明：以上關(guān)系式只適用于正弦或余弦交流電；交流用電器的額定電

5、壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值；對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值，家庭電路的220V便是有效值。正弦交流電的有效值與峰值的關(guān)系： 例2、如圖所示，矩形線圈共100匝，長(zhǎng)ab=20cm，寬bc=10cm，固定轉(zhuǎn)軸OO通過ab和bc的中點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T。方向與OO垂直，線圈以60r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，(線圈總電阻為1 )求：BaabcdOOO（1）轉(zhuǎn)至ad邊與磁感線成53角時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？（2）ad邊從與磁感線平行到與磁感線垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)90角的過程中: 產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值多大？ 通過線圈某一橫截面的電荷量？（1）線

6、圈的角速度為解： 矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，只有ab和cd切割磁感線，ab和cd的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為轉(zhuǎn)至ad邊與磁感線成53角時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為T/4內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為通過線圈某一橫截面的電荷量 例3電路如圖所示，已知交流電源電壓u=200sin100tV，電阻R=100。則電流表和電壓表的讀數(shù)分別為 A1.41A，200V B1.41A，141V C2A，200V D2A，141V交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間稱為它的周期（period） ，通常用 T 表示，單位是秒。交變電流的周期和頻率： 交變電流在 1s 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做它的頻率（frequency ） ，通常用f 表示，單位是赫茲（hertz）. 正弦交流電 中的稱為角頻率:它們都表示交變電流變化的快慢。我國(guó)照明電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為：它的周期為：頻率為：最大值為：_有效值為：每秒鐘方向改變次數(shù)為：100次/秒0.02s50Hz220v它的角頻率為：100 rad/s正弦交變電流的相位： 圖8-2-3中，兩交流電壓達(dá)到峰值的時(shí)刻不同，達(dá)到0值的時(shí)刻也不同，同一時(shí)刻的瞬時(shí)值不同。這些不同是由于電壓表達(dá)式中正弦符號(hào)“sin”后面的量不同造成的。稱該量為相位。上圖中交流電壓甲、乙的相位分別為：相位是描述交流