1、,第二章,交变电流,目标定位,1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系. 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均. 3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算.,学案2 描述交流电的物理量,知识探究,自我检测,如图1所示，这个交变电流的周期是多少？ 频率是多少？,一、周期和频率,知识探究,问题设计,图1,答案 周期T0.02 s；频率f50 Hz.,要点提炼,1.周期(T)：交变电流完成 所需的时间，用T表示，单位是秒. 2.频率(f)：交变电流在1 s内完成 的次数，用f表示，单位是赫兹，符号是 . 3.转速(n)：线圈单位时间(1
2、 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.,5.我国电网中交变电流的周期是 s，频率是 Hz.,一次周期性变化,周期性变化,Hz,0.02,50,二、峰值 有效值,1.图2是通过一个R1 的电阻的电流i随时间变化的曲线.这个电流不是恒定电流. (1)怎样计算1 s内电阻R中产生的热量？,问题设计,图2,(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1 s内产生同样的热量，这个电流是多大？,1.峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值. (1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em (转轴垂直于磁感线). (2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能
3、超过电容器的 值.,要点提炼,NBS,耐压,2.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在 内它们产生的 相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U，叫做这个交流电的有效值.计算时要注意三同：“相同 ”上、“相同时间”内、产生“相同”.,大小相同,相同的时间,热量,热量,电阻,注意：非正弦交变电流的有效值只能根据电流的 计算. 4.有效值的应用 (1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用 值. (2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值指 值.,热效应,有效,有效,典例精析,一、对描述交变电流物理量的认识,例1 一正弦交流电的电压随时
4、间变化的规律如图3所示，由图可知( ),图3,A.该交流电的电压的有效值为100 V B.该交流电的频率为25 Hz C.该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin (25t) V D.并联在该电压两端的电压表指针不停摆动 解析 根据题图可知该交流电的电压的最大值为100 V，周期为4102 s，所以频率为25 Hz，A错，B对； 而2f50 rad/s，所以u100sin (50t) V，C错； 交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错.,答案 B,例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示.已知发电机线圈的内阻为5.0 ，外接一只电阻为9
5、5.0 的灯泡，如图乙所示，则 ( ),二、正弦交变电流有效值的计算,图4,A.电压表 的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J,由题图甲知T0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；,答案 D,例3 如图5所示是一交变电流随时间变化的 图像，求此交变电流的有效值.,图5,三、非正弦交变电流有效值的计算,解析 设该交变电流的有效值为I， 直流电的电流强度为I， 让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T0.2 s)内，该交变电流产
6、生的热量为,在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量为 QI2RT. 由QQ解得I5 A，即此交变电流的有效值II5 A 答案 5 A,四、有效值、瞬时值、平均值的区别及应用,例4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求： (1)外力驱动线圈转动的功率； 解析 线圈中交变电动势的最大值 EmnBS1000.5(0.2)2250 V628 V.,答案 1.97104 W,答案 314 V 31.4 A,(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感
7、应电动势及感应电流的瞬时值大小； 解析 线圈转到与中性面成30角时，其电动势的瞬时值 eEmsin 30314 V，,(3)线圈由中性面转过30角的过程中，通过线圈中导线横截面的电荷量. 解析 在线圈从中性面转过30角的过程中，,通过线圈中导线横截面的电荷量为q，,答案 2.68102 C,课堂要点小结,1,2,3,4,自我检测,1.(对描述交变电流物理量的认识)如图6是某种正弦交变电压的波形图，由图可确定该电压的 ( ) A.周期是0.01 s B.最大值是220 V C.有效值是220 V D.表达式为u220sin (100t) V,图6,5,1,2,3,4,答案 C,5,1,2,3,4
8、,5,1,2,3,4,答案 A,5,1,2,3,4,3. (非正弦交变电流有效值的计算)通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图7所示，其周期为1 s.电阻两端电压的有效值为 ( ),图7,5,1,2,3,4,答案 B,5,1,2,3,4,4. (峰值、有效值、瞬时值、平均值的区别应用)交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图8所示，那么该交流发电机( ) A.电动势的峰值为10 V B.电动势的有效值为9 V,图8,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,答案 D,5,1,2,3,4,图9,5,1,2,3,4,(1)电路中交流电压表和交流电流表的示数； 解析 EmNBS,电压表示数UIR3.549 V31.86 V.,答案 31.86 V 3.54 A,5,1,2,3,4,(2)线圈从图示位置转过90的过程中通过电阻R的电荷量. 解析 从图示位置转过90的过程中，,答案 0.16 C,5,
