2怎樣描述交變電流第2章交變電流與發(fā)電機(jī)目標(biāo)定位1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度三者之間的關(guān)系.2.能理解電流的有效值是與熱效應(yīng)有關(guān)的量，而平均值只是簡(jiǎn)單意 義的平均.3.掌握交變電流有效值與最大值的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行有效值的計(jì)算.4.掌握交變電流的變化規(guī)律及兩種表示方法.內(nèi)容索引知識(shí)探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、周期和頻率一、周期和頻率如圖1所示，這個(gè)交變電流的周期是多少？頻率是多少？周期T0.02 s；頻率f50 Hz. 答案圖1要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.周期(T)：交變電流完成 所需的時(shí)間，用T表示，單位是秒.2.頻率(f)：交變電流在 內(nèi)完成 的次數(shù)，用 表示，單位是赫茲，符號(hào)是 .3.轉(zhuǎn)速(n)：線圈單位時(shí)間(1 s或1 min)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，單位是r/s或r/min.4.各物理量之間的關(guān)系：f ， 2f，2n(n的單位為r/s).5.我國(guó)電網(wǎng)中交變電流的周期是 s，頻率是 Hz.一次周期性變化Hz0.021sf周期性變化50例例1(多選)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖2所示.下列說(shuō)法中正確的是A.此交變電流的頻率為0.2 HzB.1 s內(nèi)電流方向變化10次C.t0.1 s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D.1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈圖2答案解析典型例題典型例題由圖像知T0.2 s，故 Hz5 Hz，即1 s內(nèi)完成5個(gè)周期，線圈轉(zhuǎn)5圈，每轉(zhuǎn)1圈電流方向改變2次，故A錯(cuò)，B、D對(duì)；在t0.1 s時(shí)，e0，所以線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故C錯(cuò).二、最大值和有效值二、最大值和有效值1.圖3是通過(guò)一個(gè)R1 的電阻的電流i隨時(shí)間t變化的曲線.這個(gè)電流不是恒定電流.(1)怎樣計(jì)算1 s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？答案圖3(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R，也能在1 s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流是多大？答案2.某交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u sin (100t) V，把標(biāo)有“6 V,2 W”的小燈泡接在此電源上會(huì)不會(huì)被燒壞？把標(biāo)有6 V的電容器接在此電源上會(huì)不會(huì)被擊穿？答案要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.最大值：它是所有瞬時(shí)值中的最大值.(1)當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，Em (轉(zhuǎn)軸垂直于磁感線).(2)電容器接在交流電路中，交流電壓的最大值不能超過(guò)電容器的 值.2.有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過(guò) 的電阻，如果在交變電流的 內(nèi)它們產(chǎn)生的 相等，我們就把這個(gè)恒定電流的電流值I、電壓值U，叫做這個(gè)交變電流的有效值.計(jì)算時(shí)要注意三同：“相同 ”上、“一個(gè)周期”內(nèi)、產(chǎn)生“相同 ”.nBS電阻一個(gè)周期熱量大小相同熱量耐壓注意：注意：非正弦式交變電流的有效值只能根據(jù)電流的 計(jì)算.4.有效值的應(yīng)用(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量(如功率、熱量)要用 值.(2)交流電表的測(cè)量值，電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流，通常提到的交流電的數(shù)值均指 值.5.平均值的應(yīng)用計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體某一截面的電荷量時(shí)，只能用交變電流的平均值，即熱效應(yīng)有效有效例例2一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖像如圖4甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則 A.電壓表 的示數(shù)為220 VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 WD.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J答案解析典型例題典型例題圖4例例3如圖5所示的交變電流由正弦式交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為圖5答案解析例例4如圖6所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，求：(1)通過(guò)電阻R的電荷量q；圖6答案解析(2)電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q.答案解析三、用數(shù)學(xué)方法描述交流電三、用數(shù)學(xué)方法描述交流電如圖7為某交變電流的ut圖像，試指出它的周期、頻率、最大值、有效值，并寫出其函數(shù)表達(dá)式.圖7答案要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)1.正弦交流電的圖像如圖8所示，從圖像中可直接得到的物理量有：瞬時(shí)值、 值和 ；通過(guò)計(jì)算可以得到有效值、頻率和角頻率.圖8最大周期2.正弦交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式電動(dòng)勢(shì)：e ；電壓：u ；電流：i .Imaxsin tEmaxsin tUmaxsin t例例5一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖9所示，由圖可知A.該交流電的電壓的有效值為100 VB.該交流電的頻率為25 HzC.該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin 25t VD.并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動(dòng)答案解析典型例題典型例題圖9根據(jù)題圖可知該交變電流電壓的最大值為100 V，周期為4102 s，所以頻率為25 Hz，A錯(cuò)，B對(duì)；而2f50 rad/s，所以u(píng)100sin (50t) V，C錯(cuò)；交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時(shí)值，不隨時(shí)間變化，D錯(cuò).達(dá)標(biāo)檢測(cè)21.(對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí))如圖10是某種正弦式交流電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的 A.周期是0.01 sB.最大值是220 VC.有效值是220 VD.表達(dá)式為u220sin (100t) V1234答案解析圖1012341234答案解析3.(非正弦式交變電流有效值的計(jì)算)通過(guò)一阻值R100 的電阻的交變電流如圖11所示，其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為 答案解析圖111234A.12 V C.15 V12344.(最大值、有效值、瞬時(shí)值、平均值的區(qū)別和應(yīng)用)交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r1 ，用電器電阻R9 ，閉合開(kāi)關(guān)后電壓表示數(shù)為9 V，如圖12所示，那么該交流發(fā)電機(jī)A.電動(dòng)勢(shì)的峰值為10 VB.電動(dòng)勢(shì)的有效值為9 VC.交流發(fā)電機(jī)線圈通過(guò)中性面時(shí)電 動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為 VD.交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過(guò)90 的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 V答案解析圖1212341234