表征交流的物理量
表征交变电流的物理量PPT课件
作
业
“课本”P105 ： 2-
5
1 I I m 0.707I m 2 1 U U m 0.707 U m 2
没有特别说明，通常所指的交流电流、电压、 电动势都是有效值，电表测量的值也是有效值， 计算电功、电热、电功率等时应用电压、电流的 有效值。
2.周期和频率(表针交流变化快慢) （1）周期T：交变电流完成一次周期性变 化所需时间。 （2）频率f：交变电流在1秒内完成周期性 变化的次数。 （3）关系：f=1/T T=1/f (4)我国生产和生活用交流电
二、表征交变电流的物理量
1.最大值和有效值 （1） 最大值（也叫峰值）如图Im或Um
i U
Im Im O
t
Um UmO
t
（2）有效值（根据电流的热效应来规定）
让交流电和直流电通过同样的电阻，如果 它们在相同时间内产生的热量相等，就把这 一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
（3）有效值和峰值的关系（只适用于正弦或余弦 式交流电）
4、如图，是按正弦规 律变化的交流的图象， 根据图象求出它的周期、 频率和电流的峰值。让 该交流电通过阻值为4 欧 的电阻，则经5 秒钟产生 的热量为 焦。
5、某交流电的 电流随时间变化的 关系图象如图所示， 则该交流电的有效 值为 A。
i/A +10
0 0.05 0.10 0.15 0.20
-10
周期T=0.02s
i
频率f =50HZ
T 2T
t
Im Im
O
思考题：
1、某正弦式交流电的有效值是2A，它的 最大值是多少？ 2、某用电器两端允许加的最大直流电压是 100V，能否把它接在交流电压是100V的电路 里？为什么？
电工基础-正弦交流电的基本概念
本章介绍了交流电的基本概念以及交流电的表示法。 大小及方向均随时间按正弦规律做周期性变化的电流、 电压、电动势叫做正弦交流电流、电压、电动势。
一、正弦交流电的主要参数 1．周期与频率
交流电完成一次循环变化所用的时间叫做周期 T
2 ； ω
1 周期的倒数叫做频率 f ；角频率与频率之间的关系为 T
i ( t ) = Imsin( t i 0) u ( t ) = Umsin( t u0) e ( t ) = Emsin( t e0)
i ( t ) = Imsin( t i0) u ( t ) = Umsin( t u0) e ( t ) = Emsin( t e0) 式中，Im、Um、Em 分别叫做交流电流、电压、电动势的振幅 (也叫做峰值或最大值)，电流的单位为安培(A)，电压和电动 势的单位为伏特(V)； 叫做交流电的角频率，单位为弧度/秒 (rad/s)，它表征正弦交流电流每秒内变化的电角度； i0、u0、 e0 分别叫做电流、电压、电动势的初相位或初相，单位为弧 度 rad 或度( )，它表示初始时刻(t = 0 时)正弦交流电所处 的电角度。 振幅、角频率、初相这三个参数叫做正弦交流电的三要素。 任何正弦量都具备三要素。
二、波形图表示法
图 7-2 正弦交流电的波形图举例
三、相量图表示法
正弦量可以用最大值相量或有效值相量表示，但通常用 有效值相量表示。
1.振幅相量表示法
最大值相量表示法是用正 弦量的最大值做为相量的模(大 小)、用初相角做为相量的幅角， 例如有三个正弦量为 e = 60 sin( t＋60 °) V u = 30 sin( t＋30 °) V i = 5 sin( t－30°) A 图 7-3 正弦量的振幅相量图举例 则它们的最大值相量图如图 7-3 所示。
高中物理第二章交变电流第三节表征交变电流的物理量课
3．正弦式电流的电动势、电流和电压的有效值和峰 值的关系． Em E＝ ＝0.707Em， 2 Im I＝ ＝0.707Im， 2 Um U＝ ＝0.707Um. 2
判断正误 (1)交流电压表测量的电压是有效值．(√) (2)任何形式的交变电流的电动势的有效值和峰值的 Em 关系都可以表示为 E＝ ＝0.707Em.(×) 2
2
RT＝
2 2 2 T 2 ×4 R· 3 ＋4 ·R·3T， 2
2 30 解得 I＝ A. 3 答案：B
题后反思 求解有效值的一般步骤 1．首先要分析交变电流的变化规律，在一个交变电 流中可能存在几种形式的交流电． 2．一个交变电流中存在几种形式，可在一个周期内 分段求出产生的热量，求其和．
拓展一
有效值的理解及应用
1．交变电流的有效值是根据什么来定义的？ 提示： 交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义 的．
2．交变电流的有效值是不是指该电流在某一段时间 的平均值？
提示：交流电的有效值不是某一段时间内的平均值， _ _ E 有效值是根据热效应定义的，而平均值是平均效果 I＝R ＝n ΔΦ ΔtR ，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一周
关系.
4.能解决有关有效值问题的 计算．
知识点一 提炼知识
交变电流的周期和频率
1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间 称为交变电流的周期，用 T 表示，单位是秒(s)． 2．频率：交变电流的频率是指交变电流在 1 s 内完 成周期性变化的次数，用 f 表示，单位是赫兹(Hz)．
3．角速度 ω(单位 rad/s)、转速 n(单位 r/s)也是描述 交变电流变化快慢的物理量. 转速 n 越大， 角速度 ω 越大， 2π 交变电流变化越快，T、f、ω、n 之间的关系是：T＝ ω 1 ＝ f ，ω ＝2π f＝2π n. 4．生活用电的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，角速度 ω＝100π rad/s ，电流方向每秒改变 100 次．
高二物理交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。
高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。
1. 交变电流的产生及其变化规律（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。
（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。
（3）正弦交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面。
线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。
变化规律：正弦交变电流图象（如下图）：2. 表征交变电流的物理量（1）周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。
周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。
从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。
频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。
显然，f =T1。
（1）有效值和最大值有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。
譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。
如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。
那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。
此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。
与之相对应的，最大值也有它的意义：譬如，当一个电容器接在交流电源上，它是否安全（不被击穿）取决于其间的场强情况，如果超过了额定场强，绝缘介质的击穿是一瞬间的事，而不需要多长时间的热效应累计。
表征交变电流的物理量
４．交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效 值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变 电流的数值在无特别说明时都是指有效值．
５．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．
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．
二、表征交变电流的物理 量
由于交变电流的电压、电流等的大小和方 向都随时间做周期性变化，因此在交流电路中 使用电压和电流不能全面地反映其电路的特性， 对交变电流就需要多一些的物理量来描述其不 同方面的特性．
一、描述交变电流大小的物 理量
1．最大值：交变电流在一个周期内所能达到的 最大数值．
（1）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，其最大耐值应大于 其使用的交流电压的最大值，电容器上的标 称电压值是电容器两极间所允许电压的最大 值．
二、描述交变电流变化快慢的 物理量
1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的 时间，用T表示，单位是s．
2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数， 用f 表示，单位是Hz．
T 2 1 f
我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为 50Hz，电流方向每秒改变100次．
例题：
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． B．交变电流的有效值总是最大值的 1/ 2倍． C．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． D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最 小值是-10A ．
（2）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生的效果．
描述交流电的物理量(很好用)
(1)通过电阻R的电量q；
q It nBS Rr
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦
耳热为一个周期内产生焦耳热
的1／4，
Q
1 4
I 2RT
R（nBS )2
4(R r)2
练习4：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应 强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动， 角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻 为R，求：
例1.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，则交流电动势的最大值和周期
分别变为
（）
B
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s
B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
练习1：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，并写出该电流的瞬 时值表达式。
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的
热量Q．
Q B 2a 4
4R
(2)线圈从图示位置转过T／4的
过程中通过线圈某截面的电
量q． q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm
小结
２、瞬时值： u i e
3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
（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）角速度：线圈在匀强磁场中转动的角速度。
（4）关系：
f 1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
我国生产和生活用交流电的周期 T＝__0_._02___s，频率f= ___50____Hz， 角速度ω＝_１__０_０__π_rad/s，在1s内电流 的方向变化______10_0___次。
电工学基础知识大全完整版
电工学基础知识大全 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-电工基础知识点1．电路的状态：通路；断路；短路。
2．电流：电荷的定向移动形成电流。
习惯上规定：正电荷定向移动的方向是电流的正方向，实际的电流方向与规定的相反。
公式：q I t= （,,A C s ） 36110,110mA A uA A --== 直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。
交流电：大小和方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内平均值为零的电流。
3．电阻：表示物体对自由电子定向移动的阻碍作用的物理量。
公式：l R Sρ= (2,,,m m m ΩΩ*) 导体的电阻是由本身决定的，由它本身的电阻率和尺寸大小决定，还与温度有关。
对温度而言，存在正温度系数和负温度系数变化。
4．部分电路的欧姆定律：导体中的电流与两端的电压成正比，与它的电阻成反比。
公式：U I U RI R==或(导体的电阻是恒定的，变化的是电流和电压) 5．电阻的福安特性曲线：如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U-I 关系曲线。
电阻元件的福安特性曲线是过原点的直线时，叫做线性电阻。
如果不是直线，则叫做非线性电阻。
（图：P8）6．电能：W UIt = （,,,J V A s ） 实际中常以110001kW h W h *=*，简称度。
7．电功率：在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值，用P 表示。
公式：22W U I R t RP =P =或=UI=(适用于纯电阻电路) 可见，一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
用电器上通常标明它的电功率和电压，叫做用电器的额定功率和额定电压。
8．焦耳定律（电流热效应的规律）：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电的时间成正比。
公式：2Q RI t = (,,,J A s Ω)阅读P12,13页的‘阅读与应用’的三和四9．电动势：表征电源做工能力的物理量，用E 表示。
表征交变电流的物理量
表征交变电流的物理量交流电流是指周期性变化的电流。
在交流电路中，我们经常使用一些物理量来表征交变电流的特性和性质。
本文将介绍几个最常用的表征交变电流的物理量。
1. 有效值有效值是交流电流的一个重要物理量，通常表示为$I_{\\mathrm{rms}}$。
有效值是指与同样功率的直流电流相比，产生相同效果的电流值。
在交流电路中，电流的幅值是不断变化的，因此单纯使用峰值来表征交变电流的大小并不准确。
有效值是通过对交流电流的幅值进行数学平均来计算的。
对于正弦交流电流，其有效值可以通过其峰值电流$I_{\\mathrm{peak}}$与$\\sqrt{2}$的乘积得到：$$I_{\\mathrm{rms}} = \\frac{I_{\\mathrm{peak}}}{\\sqrt{2}}$$有效值可以帮助我们对交流电流进行定量的描述和比较，也是计算交流电功率和电阻、电感、电容等元件参数时的重要参考值。
2. 频率频率是指交流电流中周期性变化的频率，用单位时间内变化的周期数来表示。
国际单位制中频率的单位是赫兹（Hz），表示每秒中的周期数。
交流电流的频率会影响到电流的变化速度和周期。
在电力系统中，常用的交流电频率是50Hz和60Hz。
频率的高低决定了电源和电器之间的电能转换效率和传输的稳定性。
在交流电路中，频率的测量可以采用频率计或示波器等仪器进行。
3. 相位相位是指交流电流相对于某个参考信号的偏移程度，也可以理解为交流电流波形相对于时间轴的位置。
正弦交流电流的波形可以表示为 $I(t) = I_{\\mathrm{peak}} \\sin(\\omega t + \\phi)$，其中 $\\omega$ 是角频率，t是时间，$\\phi$ 是相位差。
相位差可以用来描述两个交流电流之间的相对时间偏移。
例如，在串联的电容和电阻电路中，电流与电压的相位差可以用来计算它们之间的相对滞后或超前。
相位差可以通过示波器等仪器进行测量。
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二、最大值和有效值
1．最大值：交流电在一个周期内所能达到的最大 数值,用 Im、Um或Em 表示。
2．有效值：用来表示交流电产生的效果,是根据电 流的热效应来规定的.用 I、U或E 表示。
二、最大值和有效值
3．两者关系：
I
Im 2
= 0.707Im
U Um 0.707Um 2
E Em 0.707Em 2
A、600 B、-600 C、无法确定
三、相位和相位差
3．正弦交流电的三要素分别是（ 频 率） 、
（ 有 效）值、（
）初 相
课堂小结：
交流电的三要素：①周期（或频率、角频率）
ω=2π/T=2 πf
I ②有效值（或最大值）
Im 2
= 0.707Im
③初相φ0
U Um 0.707Um 2
E Em 0.707Em 2
4．提问：通常说照明电路的电压是多少？这个电压 是指有效值还是最大值？
220V
有效值
以后提到交流电的数值，凡没有特殊说明的，都是指有效值。
二、最大值和有效值
1．最大值与有效值之间的关系是（ B）。
A、U= 2Um B、Um= 2U C、不能确定
2、若交流电表达式为u=100sin(100 π t-600），则交流 电的最大值和有效值分别为（ C）
相位。
2．初相：当t=0时， φ0 称为初相角。
3．相位差：两个交流电的相位之差，有φ表示。 如果两个交流电的频率相同，相位差就等于初相之差， 而且是恒定的，不随时间改变。即 φ= （ωt+φ01)- （ωt+φ02) = φ01 - φ02 。
并规定 || ≤ 180 或 || ≤
4、在讨论两个频率相同的交流电时：
A、50 B、 50π
C、 100π
一、周期和频率
4、若交流电的频率f值越大，则表示交流电变化得（ A） A、越快 B、越慢 C、无变化
5、若交流电表达式为u=100sin(100 π t-600），则交流电 的周期为（ B）
A、0.01s B、 0.02s C、 0.03s
6、若交流电的频率为50Hz，则周期为（B ） A、0.01s B、 0.02s C、 0.03s
图 7-6 相位差的同相与反相波形
5、交流电的三要素：①周期（或频率、角频率） ②有效值（或最大值） ③初相
三、相位和相位差
1．两个频率相同的交流电，如果相位相差为180 度，则称这两个交流电为（ ）B。 A、同相 B、反相
2、若交流电表达式为u=100sin(100 π t-600），则交流电 的初相为（ B）
作业（写在作业本）
P111 1、是非题（1）（2）（3） P112 2、选择题（1）（2） P113 3、填充题（1）（2）（3）
作业答案（写在作业本）
P111 1、是非题（1）X（2）X（3）X
P112 2、选择题（1）B（2）C
P113 3、填充题（1）0.02 50 314 （2）220 311（3）有效值、频率、初相
复习：
1、写出交流电的电流、电压和电动势的表达式
i = Imsin( t 0) u = Umsin( t 0) e = Emsin( t 0)
2、式中的Im、Um、Em分别叫做电流、电压和电动势的 什么值？
最大值
第二节 表征交流电的物理量
一、周期和频率 二、最大值和有效值 三、相位和相位差
(1)当 > 0 时，称第一个交流电比第二个交流电超前 ；
(2)当 < 0 时，称第一个交流电比第二个交流滞后| | ；
(3)当 = 0 时，称第一个交流电与第二个交流电同相，
如图 7-6 (a)；
(4)当 12 = 或 180 时，称第一个交流电与第二个交
流电反相，如图 7-6 (b)。
一、周期和频率
1．周期：交流电完成一次周期性变化所需时间。 T表示，单位：秒（s) 2．频率：交流电在1秒内完成周期性变化的次数。 f表示，单位：赫兹（Hz)
3．两者关系：T=1/f或f=1/T
一、周期和频率
4．角频率：交流电每秒所变化的电角度。 ω表示，单位：弧度/秒（rad/s)
5．三者关系： ω=2π/T=2 πf
A、100、100 2 B、100 2 、100 C、100、100/ 2
二、最大值和有效值
3．通常照明用交流电电压的有效值是220V,其最大值即 为380V。（ B） A、对 B、错
4、正弦交流电的平均值就是有效值。（ B） A、对 B、错
三、相位和相位差 1．相位：交流电表达式中（ωt+φ0)称为交流电的
6．提问：我国生活用的交流电，周期是0.02s，则 频率是多少？电流方向每秒改变多少次？
50Hz
100
一、周期和频率
1、若交流电的周期T值越大，则表示交流电变化得（ B） A、越快 B、越慢 C、无变化
2、若交流电的周期为0.2s，则角频率为（ B） A、5π B、 10π C、 20π
3、若交流电的频率为50Hz，则角频率为（C ）