1 交流电的产生及变化规律
交流电的产生
交流电的产生一、交变电流的产生和变化规律1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
2、正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
4、正弦式交流电的产生和变化规律（1）产生过程（2）规律函数形式：N匝面积为S的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt，用Em表示峰值NBSω，则，电流。
二、描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。
（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。
（2）频率f:交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz，频率越大，交变电流变化越快。
（3）关系：2、瞬时值、最大值、有效值和平均值（1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。
)若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：（伏）。
感应电流瞬时值表达式：（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：（伏）。
感应电流瞬时值表达式：（安）（2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。
——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
应强调指出的是，与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为。
在考虑交流电路中电容器耐压值时，应采用最大值。
（3）交变电流的有效值①有效值是根据电流的热效应来规定的，在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0，02s，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可视为周期的整数倍），如果交变电流与某恒定电流流过相同电阻时其热效应相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值。
理想变压器的工作原理及其应用
理想变压器的工作原理及其应用一、交流电的产生及变化规律：1、产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。
三、理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器. 作用：在输送电能的过程中改变电压. 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象.特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压.四、理想变压器的理想化条件及其规律如图1所示，在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222 忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ，U 2＝E 2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感图1线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有而21P P = ，111U I P = ，222U I P =于是又得理想变压器的电流变化规律为 12212211,n n I I I U I U ==由此可见：（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.）（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式.2、远距离送电：由于送电的导线有电阻，远距离送电时，线路上损失电能较多。
特别提醒：⑴ 2121n n U U =，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比； （2）只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：12212211,n n I I I U I U == （3）P 入=P 出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和；（4）变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：R n U n I U P /2112111⎪⎪⎭⎫⎝⎛==，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比.式中的R 表示负载电阻的阻值，而不是“负载”，“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率.实际上，R 越大，负载越小；R 越小，负载越大.三、典例分析例1.如图2所示，原、副线圈匝数之比为2∶1的理想变压器正常工作时( )图2A.原、副线圈磁通量之比为2∶1B.原、副线圈电流之比为1∶2C.输入功率和输出功率之比为1∶1D.原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1解析：理想变压器原、副线圈的磁通量总相等(无漏磁)，A 错误D 正确；输入功率总等于输出功率，C 正确；电流与匝数满足n 1n 2＝I 2I 1，故B 正确.答案：BCD例2.如图3所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝10∶5∶1，其中n 1接到220 V 的交流电源上，n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合回路.已知通过电阻R 3的电流I 3＝2 A ，电阻R 2＝110 Ω，求通过电阻R 2的电流和通过原线圈的电流.解析：闭合铁芯中磁通量的变化率处处相同，对绕在同一铁芯上的线圈来说，每一匝产生的电动势相同，所以有U 1∶U 2∶U 3＝n 1∶n 2∶n 3.根据功率关系P 1＝P 2＋P 3得U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3， 由此可见I 1/I 2并不等于n 2/n 1.根据电压比的关系，得U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ，通过R 2的电流I 2＝U 2/R 2＝1 A ， 根据功率关系有I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3， 且U 3＝n 3n 1U 1＝22 V .则有I 1＝I 2U 2＋I 3U 3U 1≈0.7 A答案：1 A ，0.7 A例3.如图4所示为一理想变压器，电路中的开关S 原来闭合，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是( )A.只增加原线圈的匝数B.只增加副线圈的匝数图4图3C.只增加用电器R 1的电阻D.断开开关S解析：设原、副线圈的匝数分别是n 1、n 2，输出电压为U ′，P 出＝P 入＝U ′2R 副，而U ′＝n 2n 1U ，可见要提高变压器的输入功率，可以减少原线圈的匝数，增加副线圈的匝数，减小负载电阻，故只有B 正确.答案：B。
（完整版）1交流电的产生及变化规律
（完整版）1交流电的产⽣及变化规律第⼗四章交变电流第⼀单元交流电的产⽣及变化规律基础知识⼀.交流电⼤⼩和⽅向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产⽣于在匀强电场中，绕垂直于磁场⽅向的轴匀速转动的线圈⾥，线圈每转动⼀周，感应电流的⽅向改变两次。
⼆?正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动.1当从图12—2即中性⾯位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产⽣的感应电动势随时间⽽变的函数是正弦函数：即 e= e m sin 3 t , i = I m sin w t3 t 是从该位置经t 时间线框转过的⾓度；3 t 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹⾓；。
是线框⾯与中性⾯的夹⾓2. 当从图位置开始计时：贝y ： e= e m cos w t , i = I m COS 3 t3 t 是线框在时间t 转过的⾓度；是线框与磁感应强度B 的夹⾓；此时V 、B 间夹⾓为(n /2 ⼀3 t ).3.对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv=BS 3；对于n匝⾯积为S 的线圈来说E m =nBS 3。
对于总电阻为 R的闭合电路来说1 = E m im =R三.⼏个物理量1. 中性⾯：如图所⽰的位置为中性⾯，对它进⾏以下说明：(1) 此位置过线框的磁通量最多. (2)此位置磁通量的变化率为零.所以 e= e m sin 3 t=0, i= I m sin 3 t=0(3)此位置是电流⽅向发⽣变化的位置，具体对应图中的t 2,t 4时刻，因⽽交流电完成⼀次全变化中线框两次过中性⾯，电流的⽅向改变两次，频率为 50Hz 的交流电每秒⽅向改变 100次.2. 交流电的最⼤值：e m = B 3 S当为 N 匝时 e m = NB 3 S(1)3是匀速转动的⾓速度，其单位⼀定为弧度/秒，n ad/s(注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合).(2) 最⼤值对应的位置与中性⾯垂直，即线框⾯与磁感应强度 (3) 最⼤值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次.3. 瞬时值e= e m sin 3 t , i = I m s in ? t 代⼊时间即可求出. 不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如e m =220 .2 V ,3 =100 n,贝y e=220 - 2 si n100 n tV，不可忘记写伏，电流同样如此.4. 有效值：为了度量交流电做功情况⼈们引⼊有效值，它是根据电流的热效应⽽定的.就是分别⽤交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产⽣的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值. (1) 有效值跟最⼤值的关系& m = 2U 有效，l m = 2 I 有效伏特表与安培表读数为有效值. ⽤电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值.5.周期与频率：交流电完成⼀次全变化的时间为周期； 1/秒为赫兹（Hz ）. 规律⽅法⼀、关于交流电的变化规律【例1】如图所⽰，匀强磁场的磁感应强度 (2) (3) 每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率. 单位 B=0 . 5T , 100匝，线圈电阻r = 1Q,线圈绕垂直与磁感线的对称轴/ S ,外电路电阻 R = 4 Q,求：转动过程中感应电动势的最⼤值. 由图⽰位置（线圈平⾯与磁感线平⾏）转过边长L=10cm 的正⽅形线圈 abed 共 OO /匀速转动，⾓速度为3= 2 n rad (1)(2)势. (3)(4) (5) (6) 由图⽰位置转过 600⾓时的过程中产⽣的平均感应电动势. 交流电电表的⽰数. 转动⼀周外⼒做的功. 1周期内通过R 的电量为多少？6 60°时的即时感应电动 O解析：（1）感应电动势的最⼤值，￡ m = NB 3 S = 100X 0. 5x 0. 12x 2 n V=3 . 14V 转过600时的瞬时感应电动势：e =￡ m cos60°=3. 14x 0. 5 V = 1. 通过600⾓过程中产⽣的平均感应电动势： "=N△①/△ t=2 . 6V —? R=型 4R r 2 (2) (3) (4) 电压表⽰数为外电路电压的有效值:U= x- =1. 5 (5) 转动⼀周所做的功等于电流产⽣的热量 W = Q =(；) 57 V 78 V ⼗ r ) ? T = 0. 99J （6） 1周期内通过电阻 R 的电量Q = I -1 T = - -T = N BSsin60°=6 6 R 6 T R r /6 0. 0866 C 【例2】磁铁在电器中有⼴泛的应⽤，如发电机，如图所⽰。
恒定电流正弦余弦
3.电磁波的应用 要知道广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。
例. 如图所示，平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具 将电容器两板间的距离逐渐增大的过程中，关于电容器两 极板间的电场和磁场，下列说法中正确的是 A.两极板间的电压和场强都将逐渐减小 B.两极板间的电压不变，场强逐渐减小 C.两极板间将产生顺时针方向的磁场 D.两极板间将产生逆时针方向的磁场 解：由于极板和电源保持连接，因此两极板间电压不 变。两极板间距离增大，因此场强E=U/d将减小。由 于电容器带电量Q=UC，d增大时，电容C减小，因此 电容器带电量减小，即电容器放电。放电电流方向为 逆时针。在引线周围的磁场方向为逆时针方向，因此 在两极板间的磁场方向也是逆时针方向。选BD。
I/A 5 0 -3 I/A 3 0 t/s 0.02 t/s
-6
4．一交流电压u=311sin314t V，加在一个 “220 V 40W”的白炽灯上． （1）这个灯泡能正常发光吗？
（2）如果用多用电表（交流电流挡）测量 通过这个灯泡的电流，读数应该是多大？ （3）写出电流瞬时值的表达式． （4）如果把这个交流电接到起辉电压为 220V的氖管两端，一秒内发光时间为多少？
二、电磁场和电磁波 1.电磁场 按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的 ，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是 这个统一的电磁场的两种具体表现。 2.电磁波 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去 ，就形成了电磁波。 有效地发射电磁波的条件是：⑴频率足够高（单位时间内辐射出 的能量P∝f 4）；⑵形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大 的空间离里去）。 电磁波是横波。 E 与 B 的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向 垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质 ，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0×108m/s。
交流电的产生
交流电的产生一、交流电的产生1、交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流或电压称为交流电。
2、交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈abcd 中就产生按正弦规律变化的感应电动势，闭合电路中就产生了按正弦规律变化的感应电流。
如图所示。
为更方便说明问题，把图1改画为图2，图2的位置3正与图1所示的位置相对应，根据切割磁感线产生感应电动势的规律，利用右手定则定性判断感应电流的大小，方向随线圈转动而变化的具体情况，以分析1、2、3位置为主。
注意分析过程应指出：中性面：线圈在位置1即线框平面与磁感强度方向垂直时，磁通量最大，但导线ab ，cd 的速度方向与磁感应强度B 方向平行而不切割磁感线，因此不产生感应电动势，故称之为中性面；可见，在此位置虽然磁通量最大，但磁通量的变化率为零。
最大磁通量应为21L BL BS m ==φ，而跟线圈的匝数没有关系。
线框平面与B 平行时，ab,cd 边速度方向与B 垂直，因而产生感应电动势最大，线圈在此位置的磁通量虽然为零，但穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为ωωφ21L BL BS tm ==∆∆，由于线圈有N 匝，相当于有N 个电源相串联，所以产生的最大感应电动势为ωωφ21L NBL NBS t NE m m ==∆∆= 线框每转一周，感应电流便为一次周期的性的变化，电流方向变化两次。
3、正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁感强度的轴ＯＯ′匀速转动时，产生的交流电为正弦交流电，即电动势，电流大小，方向按正弦规律变化。
若图1所示线框ab=L ,bc=l ,ＯＯ′过cb, da 中间，线框以角速度ω匀速转动。
线框从与中性面重合时ad 位置开始计时，经过ts ，转至a ′d ′位置夹角α＝ω t ，速V 与B 不垂直，将其分解为⊥V 、||V 两个分速度，切割磁感线的分速度为,⊥V t l V V ωωαsin 21sin ==⊥， 则，t l BL ωωεsin 212⋅=，即t BLl ωωεsin =，ωBLl 均为不变的量，ε将按t ωsin 的规律变化。
交流电的工作原理
交流电的工作原理一、引言交流电是我们日常生活中不可或缺的电力形式之一。
它被广泛应用于家庭、工业和商业等领域。
本文将详细介绍交流电的工作原理。
二、交流电的定义交流电是指在电路中不断变化方向的电流，其大小和方向都随时间而变化。
它与直流电不同，后者只有一个方向。
三、交流电的产生1. 旋转磁场原理交流电的产生基于旋转磁场原理。
当通过线圈通以交变电压时，线圈内将会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会导致线圈内的导体发生运动，从而产生交流电。
2. 发电机原理发电机是一种能够将机械能转换为电能的设备。
它通过旋转磁场原理来产生交流电。
发动机驱动发电机转动，使得发电机内部的线圈与磁极相互作用，从而产生旋转磁场。
这个旋转磁场会导致线圈内的导体运动，从而产生交流电。
四、交流电的特点1. 方向随时间变化由于其方向随时间变化，交流电的平均值为0。
这意味着交流电不会在电路中产生永久性的电荷积累。
2. 频率交流电的频率是指其方向变化的速度。
在欧洲和亚洲，交流电的频率通常为50赫兹（Hz），而在北美，频率通常为60Hz。
3. 有效值由于交流电的大小和方向都随时间而变化，因此无法直接测量其大小。
相反，我们使用有效值来表示其大小。
有效值是指一段时间内交流电平方的平均值再开根号。
五、交流电与直流电的比较1. 方向不同直流电只有一个方向，而交流电方向随时间变化。
2. 大小不同直流电大小恒定，而交流电大小随时间变化。
3. 传输距离不同直流电可以传输很远距离，而交流电传输距离较短。
4. 应用不同直流电主要用于低功率设备和通信系统中，而交流电主要用于家庭、工业和商业等领域。
六、结论本文详细介绍了交流电的工作原理、产生方式、特点以及与直流电的比较。
交流电是我们日常生活中不可或缺的电力形式之一，我们需要了解其工作原理以更好地应用它。
交流电的产生和变化规律
abcda
abcda
v
a
d
v
0
dcbad
0
中性面: 垂直于磁场方向的平面.
中性面特点:
v
1) 磁通量最大, 磁通变化率最小, 电动 a
d
势最小,电流为零.
v 2) 线圈每经过中性面,电流方向改变一
次,线圈转动一周, 电流方向改变两次. 电
流
0
二. 交流电的图象和变化规律 1. 函数表达式
t = 0 时刻, 线圈位于中性面.
线圈转动的加速度为ω, 边长为L
ad边与bc边永不切割磁感线，只有ab 边与cd边切割磁感线，
θ
据右手定则或楞次定律，可知，两边ab与cd 切割的感应电动势是串联关系.
经过时间t 时: 令cd边切割磁感线产生的感应电动势为E0 则: E0 = BL cd Vd = BL cd ω (L ad /2) sin θ=
= BL cd ω (L ad /2) sin ω t
同理, ab边切割磁感线产生的感应电动势为
θ
E`0 = BL ab Va= BL ab ω (L ad /2) sin (π-θ) =
= BL ab ω (L ad /2) sin ω t
一匝线圈产生的感应电动势
E = E0+ E0` = BL cd ω (L ad /2) sin ω t + BL ab ω (L ad /2) sin ω t = BL cd L ab ω sin ω t = B S ω sin ω t
2. 分类
旋转电枢式交流发电机 旋转磁极式交流发电机
作业： 《互动课堂》P112 1-5
交流发电机的主要结构： 磁极 线圈
灯在闪烁
交流电的产生和变化规律(教案)
《交流电的产生和变化规律》教案一、教材分析（一）教材的地位和作用本课题选自人民邮电出版社出版的中等职业学校机电类规划教材《电工基础》第五章第一节，本节内容既是前面《磁与电》知识的综合运用，又是交流电知识的基础，具有承前启后的作用。
另外它与人们的生产和生活密切相关，是物理理论和规律应用于生产技术的典型例子，具有重要的现实意义。
（二）教学目标1.知识目标a.知道交流电和正弦交流电b.通过实验和分析使学生把握交变电流的产生过程，掌握交变电流的变化规律2.技能目标a. 通过讨论培养学生独立分析、解决问题的能力b.通过多媒体技术演示交流电产生过程，培养学生的观察分析能力。
3.情感目标a.师生双方共同探讨，研究培养科学的探索观和认识论，培养学生辩证的思想和辨析能力。
b.通过多种方式的运用，激发学生的学习兴趣。
（三）重点、难点教学重点：掌握交流电的产生和变化规律教学难点：理解交流电的产生原理二、教法设计：1、观察归纳法：为了使学生对交流电有更直观、感性的认识，提高学习的效率，突出教学重点，突破教学难点，我充分利用赏心悦目的多媒体效果，牢牢抓住学生的好奇心，引导学生观察分析，归纳总结交流电的特点，产生过程。
2、问题情景法教师在导入、讲授新课时，注重创设一定的物理情景，以便于激发学生的学习兴趣，启发学生思考。
3、采用多种教学形式在教学中，教师采用视频播放、课件展示、演示实验及学生分组实验等教学方式，激发学生的兴趣，并利用多媒体辅助分析演示实验及学生分组实验使学生获得更多的感性认识。
三、学习者特征分析职业学校的学生学习基础较差，缺乏良好的学习习惯，但他们思维活跃，对新鲜事物有强烈的好奇心，喜欢多媒体技术支持的学习环境，具有一定的分析能力、归纳能力，能够开展自主学习和合作学习。
所以在学法上，指导学生以自我研究为主，鼓励学生动脑想，大胆猜，增强学生的参与意识.四、教学过程<一>、课前准备1.学生分组:按照学生成绩互补原则，同时考虑他们性格差异等问题，组成学习小组。
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第十四章 交变电流第一单元 交流电的产生及变化规律基础知识一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。
二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动．1．当从图12—2即中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。
是线框面与中性面的夹角2．当从图位置开始计时：则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）．3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。
对于总电阻为R的闭合电路来说I m =m E R 三．几个物理量1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：（1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εm sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次．2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s（注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合）．（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上．（3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．（1）有效值跟最大值的关系εm =2U 有效，I m =2I 有效（2）伏特表与安培表读数为有效值．（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz ）．规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动，角速度为ω＝2πrad ／s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势．（4）交流电电表的示数．（5）转动一周外力做的功．（6）61周期内通过R 的电量为多少？ 解析：（1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V（2）转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V（3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=N ΔΦ/Δt=2．6V（4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V （5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝（2m ε）2（R十r ）·T ＝0．99J（6）61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。
已知一台单相发电机转子导线框共有N 匝，线框长为l 1，宽为l 2，转子的转动角速度为ω, 磁极间的磁感应强度为B 。
导出发电机的瞬时电动势E 的表达式。
现在知道有一种强永磁材料铵铁硼，用它制成发电机的磁极时，磁感应强度可以增大到原来的K 倍，如果保持发电机的结构和尺寸，转子转动角速度，需产生的电动势都不变，那么这时转子上的导线框需要多少匝? (2002年，安徽)解：如图所示，有V=ωl 2/2二、表征交流电的物理量【例3】. 交流发电机的转子由B ∥S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的即时值为＿＿V 。
分析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为U m =2U =20V 。
而转过30°时刻的即时值为u =U m cos30°=17.3V 。
【例4】 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。
求该交流电 的有效值I 。
分析：该交流周期为T =0.3s ，前t 1=0.2s 为恒定电流I 1=3A ，后 t 2=0.1s 为恒定电流I 2=-6A ，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I ，根据定义有：2221212Rt I Rt I RT I += ∵I=32A【例5】如图所示，（甲）和（乙）所示的电流最大值相等的方波交流电流和正弦交流电流，则这两个电热器的电功率之比P a ∶P b =解析：交流电流通过纯电阻R 时，电功率P ＝I 2R ，I 是交流电流的有效值．交流电流的有效值I 是交流电流的最大值I m 的1/2，这一结论是针对正弦交流电而言，至于方波交流电通过纯电阻R 时，每时每刻都有大小是I m 的电流通过，只是方向在作周期性的变化，而对于稳恒电流通过电阻时的热功率来说是跟电流的方向无关的，所以最大值为I m 的方波交流电通过纯电阻的电功率等于电流强度是I m 的稳恒电流通过纯电阻的电功率．由于P a ＝I m 2R ．P b ＝I 2R ＝I m 2R/2．所以，P a ∶P b =2∶1．答案：2∶1【例6】如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（ ）A ．52A ；B ．5A ；C ．3．52A ；D ．3．5A解析：严格按照有效值的定义，交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效（在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等）的直流的电流值．可选择一个周期（0．02 s ）时间，根据焦耳定律，有： I 2R ×0．02＝（42）2Ri /A3O t /s -6 0.2 0.3 0.5 0.6×0．01+（32）2R ×0．01解之可得： I ＝5 A ． 答案：B三、最大值、平均值和有效值的应用1、正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、即时值和平均值的区别。
以电动势为例：最大值用E m 表示，有效值用E 表示，即时值用e 表示，平均值用E 表示。
它们的关系为：E =E m /2，e =E m sin ωt 。
平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：tn E ∆∆Φ=。
切记122E EE +≠。
特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量．．．．．．．．．．．．．．．．，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。
在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/π倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。
2、 我们求交流电做功时，用有效值，求通过某一电阻电量时一定要用电流的平均值交流电，在不同时间内平均感应电动势，平均电流不同．考虑电容器的耐压值时则要用最大值。
3、 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
⑴只有正弦交变电流．．．．．．的有效值才一定是最大值的2/2倍。
⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。
（3）生活中用的市电电压为．．．．．．．．．．220V ．．．．，其最大值为．．．．．．220．．．2V=311V ．．．．．．（有时写为．．．．．310V ．．．．），频率．．．．为．50H ．．．Z ．，所以其电压即时值的表达式为．．．．．．．．．．．．．．u ．=311sin314．．．．．．．．．．t ．V ．。
【例7】.交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R 。
当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R 的电荷量q 为多少？⑵R 上产生电热Q R 为多少？⑶外力做的功W 为多少？分析：⑴由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即()()rR nBS q r R t nBS r R t n r R E I t I q +=∴+=+∆Φ=+==,,而，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能．．．．．．用有效值、最大值或瞬时值．．．．．．．．．．．．。
⑵求电热应该用有效值．．．，先求总电热Q ，再按照内外电阻之比求R 上产生的电热Q R 。
()()()()22222222224,4222)(r R R S B n Q r R R Q r R S B n r R nBS r R E t r R I Q R +=+=+=+=⋅+=+=πωπωωπωωπ。
这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。
⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．能转化为内能，即放出电热．．．．．．．．．．．．。
因此W =Q ()r R S B n +=4222πω。
一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。
试题展示1.如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀 强磁场 中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角45θ︒＝时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正。
则下列四幅图中正确的是答案：D【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。