3.2 交变电流的描述 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交 变 电 流 3.2交变电流的描述 计时器起点 e=Emsinωt 从中性面开始计时 从峰值面开始计时 e的瞬时值表达式 e=Emcosωt e-t图像 Φ-t图像 正弦式交变电流 一、峰值和有效值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值，可以表示交流变化幅的度。 1.峰值: Em ＝NBSω=NΦmω Um ＝ Im R 峰值的应用 把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值。所接交流电压的峰值要小于电容器所能承受的电压(耐压值)，否则电容器就可能被击穿。 耐压值（最大值） 如图是通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间周期性变化的曲线。 1、怎样计算通过一个周期内电阻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，也能在一个周期内产生同样的热量，这个电流是多大？ 在0.2-0.5s内电路中产生的热量为Q2，则 1、在0-0.2s内电路中产生的热量为Q1，则 故1s内产生的总热量： Q交=2（Q1+Q2）=2.8J 2、Q直=Q交 带入数据得： 让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，这个恒定电流I 叫 作这个交流的有效值。 从有效值的定义看，“有效”指的是电流热效应的等效。 2.有效值 等 效 3.正弦式交变电流有效值与峰值的关系 理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系： (1)交流电流表和交流电压表的读数是有效值 (2)保险丝的熔断电流，交流用电器的铭牌上标识的电压、电流是有效值 以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，一般都指有效值。 (3)计算电功率、焦耳热都要用有效值 1．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小．某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为(　　) D 典例解析 2.用如图甲所示的电流通过乙图中的电阻R, 求电流表的示数? 解析: 题图甲中周期为0.04 s, 前0.02 s内产生的热量 后0.02 s内电流有效值为 产生的热量 Q交=Q1+Q2 Q交=I′2RT代入数据，解得 电流表读数为4.33A。 3.如图为一交流发电机的原理示意图，矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm ，bc=ad=20cm，线圈的总电阻r＝1Ω，与一个阻值为R＝9 Ω的电阻构成闭合电路，线圈在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，角速度，线圈匝数N=100则从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量为 C。 解析： 4. 交变电流的平均值——计算通过导体横截面的电荷量 q= = =N =N =0.05C 5.瞬时值的表达式(从图示位置开始计时)： e=50 典例解析 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 最大值 有效值 平均值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt 计算线圈某时刻的电流情况 最大的瞬时值 Em＝NBSω 电容器的击穿电压 交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 (1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量)等 计算通过电路横截面的电荷量 对正弦式交变电流 i＝Imsin ωt (2)电气设备“铭牌”上所标值 (3)保险丝的熔断电流 (4)交流电流表、电压表的示数 4.发电机转子是边长为0.2 m的正方形,线圈匝数n=100匝,内阻r=2 Ω,如图所示,以ad、bc中点连线为轴以5π rad/s的角速度在 的匀强磁场中转动,灯泡电阻R=8 Ω,则 (1)此线圈所产生感应电动势的峰值为多少? (2)从图示位置开始经过0.05 s,线圈产生的瞬时电动势为多少? (3)从图示位置开始经过 s,穿过线圈的磁通量变化了多少? (4)若灯泡此时恰好正常发光,则其功率为多大? (5)线圈转动一周外力所做的功？ 20V V Wb 16W 6.4J 二、正弦式交变电流的公式和图像 B 6．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） C 7.如图所示，虚线的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕轴以角速度匀速转动，规定沿abcda方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是（ ） B A B C D $$