描述交变电流的物理量.ppt

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线圈平面与磁感线垂直的位置,

（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零,（3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次,

（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。

中性面,电动势按正弦规律变化,交变电流的变化规律,（从中性面开始计时）,（从垂直于中性面位置开始计时）,e,t,0,Em,-Em,t,0,Im,-Im,i,T/4,2T/4,3T/4,T,m,交流电的图像,例2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间（）A.线圈平面与磁感线平行B.通过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势最大D.线圈中感应电动势的方向突变,BD,例3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图，则在时刻（）A.t1，t3线圈通过中性面B.t2，t4线圈中磁通量最大C.t1，t3线圈中磁通量变化率最大D.t2，t4线圈平面与中性面垂直,AD,例4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=20的矩形线圈ABCD绕中心轴OO匀速转动,角速度=200rad/s。

已知AB=0.2m,BC=0.1m,线圈的总电阻R=40,试求：

感应电动势的最大值，感应电流的最大值；设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；当t=30时，线圈中的电流的瞬时值是多大？

线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？

5.一个矩形线框共有10匝，它在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，从中性面开始绕中心轴以1200r/min的转速匀速转动已知线框的转动半径为10cm，切割磁感线的边长为50cm，则该线框产生的感应电动势的最大值为_V，当线框平面和中性面的夹角为_时，交变电动势的瞬时值是31.4V,交流电知识点复习,1.交流电的特征：

方向随时间周期性变化,2.交流电的产生：

结论

（1）：

线圈处在中性面时，磁通量，磁通量变化率为，感应电动势为。

线圈处在垂直中性面时，磁通量，磁通量变化率为，感应电动势为。

最大,零,零,为零,最大,最大,结论

（2）：

线圈每经过时，电流方向改变一次，转动一周，方向改变次。

中性面,两,3.交流电的变化规律：

电动势按正弦规律变化,（从中性面开始计时）,（从垂直于中性面位置开始计时）,1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过垂直中性面瞬间（）A.线圈平面与磁感线平行B.线圈平面与磁感线垂直C.通过线圈的磁通量最大D.线圈中的感应电动势最大,作业讲评,课堂检测,AD,2.交流发电机在工作时的电动势为eEmsinwt，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A.Emsinwt/2B.2Emsinwt/2C.Emsin2wtD.2Emsin2wt,双基训练,D,3.如图所示,一矩形线圈，面积为100cm2，匝数为100，在场强为B=0.2的匀强磁场中绕着轴匀速转动，角速度为100rad/s，试求解:

当线圈平面与磁场平行时,线圈中的感应电动势的大小;当线圈从中性面开始,经过1/200s时间转到图示位置,线圈中的感应电动势的大小.,4.如图所示，矩形线圈100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度B=0.8T，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，角速度=100rad/s，试求：

穿过线圈的磁通量最大值m=?

线圈转到什么位置时取得此值？

线圈产生的感应电动势最大值Em=?

线圈转到什么位置时取得此值？

写出感应电动势e随时间变化的表达式。

5.2描述交变电流的物理量,教学目标：

1.理解交变电流的周期和频率；2.掌握交变电流的有效值的物理意义和应用；3.了解交变电流的相位和相位差。

一、周期和频率-表征交流电变化的快慢。

1.周期：

交变电流完成一次周期性变化所需的时间。

2.频率：

一秒内完成周期性变化的次数。

3.关系：

2.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为（）A400V，0.02sB200V，0.02sC400V，0.08sD200V，0.08s,1.我国生产和生活用交流电的周期T=_s，频率f=_Hz，角速度=_rad/s，在1s内电流的方向变化_次。

课堂练习,0.02,50,100,100,B,预习自测,1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为sin100t（V），下列说法中正确的是：

（）A.频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.当s时，e的值最大，为220VD.线圈转动的角速度为314rad/s,ABD,二、峰值和瞬时值-表征交变电流的大小,1.最大值（峰值）：

Em,Um,m,电容器接在交流电路中，就需要知道交变电压的最大值。

2.瞬时值：

e,u,i,思考与讨论：

如图的电流通过一个R=1的电阻。

它不是恒定电流。

1.怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？

2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大？

（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：

3.有效值：

E，U，I,

（1）定义：

根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。

（3）说明：

.以上关系式只适用于正弦交流电；.交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；.交流电流表和电压表的读数是有效值；.计算电流做功或热功率、热量均用有效值；.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；.求通过某导体截面的电量一定要用电流的平均值；.计算电容器的击穿电压用交变电流的峰值。

4.平均值：

例1.表示交变电流随时间变化图象.如图所示，则交变电流有效值为（）A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A,0,0.02,0.04,t/S,i/A,B,4.有一交变电源u=200sin10t（v），该交变电源的周期是，接在该交变电源上的电压表读数是；如果将某电容器接在该交变电源上，为使电容器不被击穿，该电容器的最小耐压值为。

预习自测：

0.2s,141v,200V,例2.交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4m，bc=ad=0.2m，共50匝，线圈电阻r=1，线圈在B=0.2T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO以r/s转速匀速转动，外接电阻9，如图所示。

求：

电压表读数；电阻R上电功率。

（3）线框匀速转动一周，外力做功多少？

（4）从此位置旋转60时，感应电动势瞬时值为多大？

（5）从此位置旋转30过程中，流过电阻R上的电荷量为多少？

例3.如图所示，在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=T，线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时，写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？

若不能,小灯泡实际功率多大？

3.相位

（1）相位：

（2）相位差：

小结,3、最大值（峰值）：

EmUmm,4、瞬时值：

uie,1、周期：

交变电流完成一次周期性变化所需的时间。

2、频率：

一秒内完成周期性变化的次数。

5、有效值：

EUI,

（1）定义：

根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。

（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：

注意：

A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。

B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

例3.交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。

线圈共有n匝，边长ab=L1，bc=L2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线圈转动的角速度是，如图所示。

求：

（1）转动过程中电流表的读数；

（2）电阻R上电功率；（3）线圈转动一周，外力做了多少功？

（4）线圈转过600角的过程中，通过R的电荷量是多少？

（5）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600角时的瞬时感应电动势；,电压表的读数,例3.如图所示矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。

当线圈由图示位置转过一周的过程中求：

（1）电流的有效值是多少

（2）产生的热量是多少？

（3）转过半周流过R的电量是多少,一个电阻接在10v的直流电源上，它的发热功率是P，当电压为u=10sin10tV的交流电源上，它的发热功率是。