描述交变电流的物理量PPT推荐.ppt

1、除了电流、电压，还有什么除了电流、电压，还有什么物理量可以描述交变电流？物理量可以描述交变电流？知道交变电流的周期和频率，以及它们与转知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度子角速度的关系。的关系。知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。效值等及其关系。知道我国供电线路交变电流的周期和频率。教学目标教学目标教学重、难点教学重、难点 教学重点教学重点周期、频率的概念，有效值的概念和计算。周期、频率的概念，有效值的概念和计算。教学难点教学难点有效值的概念和计算。有效值的概念和计算。本本 节节 导导 航航 1.周期和频率周期和频率2.峰值和有

2、效值峰值和有效值1.周期和频率周期和频率表征交变电流变化快慢的物理量表征交变电流变化快慢的物理量 （1）周期：周期：交变电流完成一次周期性变化交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用所需的时间，用T表示，单位是表示，单位是s。（2）频率：频率：1s内交变电流完成周期性变化内交变电流完成周期性变化的次数，用的次数，用f表示，单位是表示，单位是Hz。表征交流电变化快慢的物理量表征交流电变化快慢的物理量0t/sU/VT 周期周期T：交变电流交变电流完成一次周期变化所用完成一次周期变化所用的时间。的时间。频率频率F：1秒内完成秒内完成周期性变化的次数。周期性变化的次数。T=1/f=2/T=2f （3）

3、角频率角频率：就是线圈在匀强磁场中就是线圈在匀强磁场中转动的角速度单位：转动的角速度单位：rad/s.角频率、频率和周期的关系：角频率、频率和周期的关系：（1）我国工农业及生活用电的周期为）我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为，频率为50Hz，电流方向每秒改变，电流方向每秒改变100次。次。（2）交变电流的周期和频率跟发电机）交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。率越高。说明说明 例例1.某交流发电机产生的感应电动势与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，时间的关系，如图所示，如果其

4、它条件不变，仅使线圈的仅使线圈的转速加倍转速加倍，则交流电动势的最大，则交流电动势的最大值和周期分别变为（值和周期分别变为（）A 400V 0.02s B 200V 0.02sC 400V 0.08s D 200V 0.08sB 解析：解析：从图中看出，该交流电的最大值从图中看出，该交流电的最大值和周期分别是：和周期分别是：Em100V，T0.04s，而，而最大值最大值EmNBS，周期，周期T2；当线；当线圈转速加倍时，圈转速加倍时，2，故，故Em2Em200V，TT20.02s.故选故选B。例例2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A 交变电流在一个周期内电流方向改变两次。交变电流在一个

5、周期内电流方向改变两次。B 交变电流的有效值总是最大值的倍。交变电流的有效值总是最大值的倍。C 因为有效值表示交流产生的平均效果，所以因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同。有效值与平均值相同。D 若正弦交变电流的最大值是若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最，则它的最小值是小值是-10A。A解析：线圈平面每经过中性面一次，电线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，对于正弦式交变电流有效两次经过中性面，对于正弦式交变电流有效值是最大值的倍，对其他的交变电流值是最大值的倍，对其他的交变电流不一定有

6、这样的关系，交变电流的有效值是不一定有这样的关系，交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，交变电流的正负表示电流的方向，不表示电交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零。流的大小，交变电流的最小值为零。所以，正确选项为所以，正确选项为A。2.峰值和有效值峰值和有效值描述交变电流的大小：描述交变电流的大小：峰值：Em、Im、Um瞬时值：瞬时值：e、i、u有效值有效值:E、I、U 物理量都有物理量都有约约定的表示法定的表示法，千，千万不要混用！万不要混用！峰值峰值 交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。交变电流

7、在一个周期内所能达到的最大数值。又叫又叫最大值最大值。用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。（Em Um m）（1）最大值在实际中有一定的指导意）最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其义，所有使用交流的用电器，其最大耐值最大耐值应应大于大于其使用的其使用的交流电压的最大值交流电压的最大值，电容电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值。电压的最大值。说说 明明 （2）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值的轴匀速旋转时，电动势的最大值 Em=NsB，电流的最大值，电流的最大值m=E

8、m/R。（3）最大值可以表示交变电流的强弱）最大值可以表示交变电流的强弱或电压的高低，但不适于用来表示交流产或电压的高低，但不适于用来表示交流产生的效果。生的效果。电容电容耐压值耐压值（最大值）（最大值）例例1.如图所示为某正弦交流电流的图像，如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度。求其峰值、周期和角速度。从图中可看出交变电流的周期从图中可看出交变电流的周期T0.02s，在，在t0.0025sT8时，电流为时，电流为14.14A，而，而tT8时线圈从中性面转过的时线圈从中性面转过的角度为角度为45。由电流表达式。由电流表达式iImsint得：得：14.14Imsin45,Im1

9、4.14sin4520A,而而2T314rad/s.故此电流的瞬时表达式为故此电流的瞬时表达式为i20sin314t（A）有效值有效值 如图所示的电流通过一个如图所示的电流通过一个R=1的电的电阻，它不是恒定电流。阻，它不是恒定电流。（1）怎样计算通电）怎样计算通电1s内电阻内电阻R中产生的热量中产生的热量？图象反映的交变电流可以分为图象反映的交变电流可以分为4段。段。前半个周期中，前半个周期中，0-0.2S内，可看成电流大小为内，可看成电流大小为1A的恒定电流，的恒定电流，0.2S-0.5S内，可看成电流大小内，可看成电流大小为为2A的恒定电流的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周后半个周期

10、的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。期方向相反，但产生热量相同。交流电的热量：（2）如果有一个大小、方向都不变的恒）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻定电流通过电阻R，也能在，也能在1s内产生同样的热，内产生同样的热，这个电流是多大这个电流是多大?恒定电流的热量：甲、乙图中电炉烧水甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源水质量相等、水的初温相同若直流电源用用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用也用10分钟把水烧开。分钟把水烧开。情景情景甲乙我我 的的 电电流流 是是 恒恒定的定的3A我我10分分钟钟

11、把水烧开把水烧开我我10分分钟钟也也把把水水烧烧开！开！我我的的电电流流是是变变化的化的我的电流我的电流有效值也有效值也是是3A交流电的热效果和直流电相同交流电的热效果和直流电相同 规定规定规定规定：让交流电和直流电通过同样阻值的让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，这一交流电的有效值就跟这个直流电的数值相这一交流电的有效值就跟这个直流电的数值相等。等。对正弦交流电有：I=U=E=I=U=E=（1）概念的引入：概念的引入：为了反映交变电流所产为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念。生的效果，引入有效值的概念。（

12、2）定义：定义：使交变电流和直流通过使交变电流和直流通过相同阻相同阻值值的电阻的电阻，如果它们在，如果它们在相等时间相等时间内产生内产生相等的相等的热量热量，就把这一直流的数值叫做这一交变电流就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值。的有效值。（3）特点：特点：交变电流的有效值根据交变电流的有效值根据电流的电流的热效应热效应来规定，与电流的方向无关，来规定，与电流的方向无关，在计算时，在计算时，要紧扣电流通过电阻生热或热功率进行计算，要紧扣电流通过电阻生热或热功率进行计算，“相同时间相同时间”至少要取至少要取一个周期的时间一个周期的时间。有效值与最大值之间的关系 任何电流都有有效值，但上述关

13、系只限任何电流都有有效值，但上述关系只限于于正弦交变电流正弦交变电流，对其他形式的交变电流并，对其他形式的交变电流并不适用。不适用。平均值平均值求通过某导体截面的求通过某导体截面的电量电量一定要用平均值一定要用平均值。它是指交流电图象中图线与横轴所围成它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电其量值可用法拉第电磁感应定律。磁感应定律。瞬时值瞬时值 它是反映不同时刻交变电流的大小和方向，它是反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦式电流瞬时值表达式为正弦函数时正弦式电流瞬时值表达式为正弦函数时,应应当注意必须从中性面开始。当注意必须从中性面开始。

14、e=NBSsin注意注意 （1）交流用电器的）交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流指的是有效值。指的是有效值。（2）交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表的读数是的读数是有效值。有效值。（3）在求交流电的）在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必时必须用交流电的有效值。须用交流电的有效值。（4）对于交流电若没有特殊说明的均指）对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。有效值与平均值不同有效值与平均值不同 交变电流的平均值是交变电流图像中波形交变电流的平均值是交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，与交流的方与横轴所围的面积跟时间的比值，与交流的方向，时间长短有关。向，

15、时间长短有关。在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值；在计算通过导体某一截用交变电流的有效值；在计算通过导体某一截面的电量时，只能用交变电流的平均值。面的电量时，只能用交变电流的平均值。瞬时值、最大值、有效值的符号：电动势电动势电压电压电流电流瞬时值瞬时值eui最大值最大值EmUmIm有效值有效值EUI物物理理量量定义定义符符号号单位单位物理意义物理意义T、f、的关的关系系周周期期频频率率瞬瞬时时值值峰峰值值交变电流完成一交变电流完成一次周期性变化所次周期性变化所需要的时间需要的时间Ts描述交变电描述交变电流变化的快流变化的快慢慢T=1/f,=2f单位时间完成周单位时间完成周期性变化的次数期性变化的次数fHZ同上同上某一时刻的值某一时刻的值e,u,iV,V,A描述某一时描述某一时刻的情况刻的情况交变电流的最交变电流的最大值大值V,V,A描述电压高低描述电压高低和电流强弱和电流强弱Em,Um,Im填表填表动画：规律分析动画：规律分析1动画：规律分析2动画：交流发电机的工作原理动画