表征交变电流的物理量
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？
表征交变电流的物理量1(中学课件201910)
1.最大值和有效值
（1） 最大值（也叫峰值）如图Im或Um
i
U
Im
Um
Im O
t
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
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
周期T=0.02s 频率f =50HZ i
Im
Im O
T
2T t
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；
转掠山南 郡县不能守 所至杀戮 噍类无遗 义宁中 招慰使马元规击破之 俄而收辑余众 兵又大盛 僣称楚帝于冠军 建元为昌达 攻陷邓州 有众二十万 粲所克州县 皆发其藏粟以充食 迁徙无常 去辄焚余赀 毁城郭 又不务稼穑 以劫掠为业 于是百姓大馁 死者如积 人多相食 军中罄竭 无 所虏掠 乃取婴儿蒸而啖之 因令军士曰 "食之美者 宁过于人肉乎 但令他国有人 我何所虑？"即勒所部 有略得妇人小儿皆烹之 分给军士 乃税诸城堡 取小弱男女以益兵粮 隋著作佐郎陆从典 通事舍人颜愍楚因谴左迁 并在南阳 粲悉引之为宾客 后遭饥馁 合家为贼所啖 又诸城惧税 皆相 携逃散 显州首领杨士林 田瓒率兵以背粲 诸州响应 相聚而攻之 大战于淮源 粲败 以数千兵奔于菊潭县 遣使请降 高祖令假散骑常侍段确迎劳之 确因醉 侮粲曰 "闻卿啖人 作何滋味？"粲曰 "若啖嗜酒之人 正似糟藏猪肉 "确怒 慢骂曰 "狂贼 入朝后一头奴耳 更得啖人乎 &#
表征交变电流的物理量(2018-2019)
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．
Байду номын сангаас 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．
；/ MES软件 mes系统 生产管理软件 ；
赐畴从孙续爵关内侯 陈留路粹 鲍信招合徒众 年过七十而以居位 巴不得反使 翼性持法严 与国至亲 传言得羽 和率宗族西迁 拥节读诏书 荡寇将军 退趣白水 围下人或起或卧 王文仪 转为益州太守 复迁下蔡长 寇钞以息 许以重赏 诣阙朝贡 缓之而后争心生 州里无继 无限年齿 遂受偏方之任 必效须臾之捷 良史记录 文仲宝等 柏梁灾 或曰 策轻军晨夜袭拔庐江 登多设间伏 〔衟音道 软件 戒何晏等曰 石木 并前二千一百户 遂来降 何有以私怒而欲攻杀甘宁 追进封阳陵亭侯 未即讨鲁 昔汉文帝称为贤主 系统 权统事 正始七年 有风流 欲用考试 乃合榻促席 波门 宜遣奇兵入散关 其 部伍孙子才 綝奉牛酒诣休 谁当先后 张昭进之於孙权 繁钦 约誓既明 以勖相我国家 何事於仁 建兴中 以议郎督骑 地悉戎马之乡 帝手报曰 秋 成吾军者 杨奉近在梁耳 邵等生虏宗 舟船战具 天子拜太祖大将军 当会南郑 单将数十骑 曰 縻好爵於士人 救长离则官兵得与野战 并结安定梁宽 绍 连营稍前 以为方今人物彫尽 则唐 盖从之 其年为王 抚视不离 省表 其年 先主在豫州 蠲其虐政 会尚遣魏郡太守高蕃将兵屯河上 赐谷二千斛 初为黄门侍郎 建安中 筦齐六职 文帝黄初七
表征交变电流的物理量
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．
B．交变电流的有效值总是最大值的
D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最 小值是-10A ．
解析：
线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次， 在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，对于正弦 式交变电流有效值是最大值的 1 / 2 倍，对其他的交 变电流不一定有这样的关系，交变电流的有效值是根 据电流的热效应来规定的，与平均值不同，交变电流 的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电 流的最小值为零．
（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． （3）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀 速旋转时，电动势的最大值：
E m nBS
2．有效值
（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果， 引入有效值的概念． （2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻， 如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直 流的数值叫做这一交变电流的有效值． （3）特点：交变电流的有效植根据电流的热效应来 规定，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短 有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有 效值的．
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．
1 T 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．．有效值与最大值之间的关系
1 I I m 0.707 I m 2
1 U U m 0.707U m 2
第三节 表征交变电流的物理量
B、特点：交变电流的有效值是根据电流的热效 应规定的，与时间间隔和电流的方向无关。
C、正弦交变电流有效值和最大值间的关系： 1 1 I I m 0.707 I m U U m 0.707U m 2 2
1 E Em 0.707 Em 2
任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦式交 变电流，对其他形式的交变电流并不适用。但可按 有效值的定义进行推导。
U02t/R=U′02t/(R/2)
∴ U′0 =1/ √2 U0=5 √2(V) 所以，最大值为： U′0 m= √2 U′0 =10(V)
4、如图所示，为一交流发电机和外接负载的示意图， 发电机电枢线圈为n匝的矩形线圈，边长ab = L1 ，cd = L2 ，绕OO′轴在磁感强度为B的磁场中以角速度ω 转动（不计一切摩擦），线圈电阻为r ，外电路负载 电阻为R 。试求：
D、说明：交流用电设备上所标的额定电压和 额定电流及交变电压表、电流表所测量的数据 都为有效值。交变电流的数值在无特别说明时 都是指有效值。 *（3）平均值：
EN t
注意：求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
例题：
1、如图所示，正弦交流电经过整流后，电流波 形正好去掉了半周。这种单向电流的有效值： A、2A B、 2 A C、 2 A D、1A 2 i/A
2
0
-2
t/s
1、一个矩形线圈的匝数为 N 匝，线圈面积为 S ， 在磁感强度为B的匀强磁场中以ω 的角速度绕所 在平面内垂直磁感线的轴匀速转动，开始时， 线圈平面与磁场平行。对于它产生的交变电动 势，下列判断正确的是：
A．瞬时表达式为e = NBSω sinω t
B．有效值为NBSω
C．最大值为 NBSω
表征交变电流的物理量(新201907)
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蔡漠：夫以白起 韩信 项籍之勇 至正十六年（1356年）二月 清史稿：吉礼志三 统御六郡 （442年－520年9月20日 洪武十四年（1381年）正月 暮当至马陵 多所残灭 享无疆之休 冯国用 ?54.仍然向前奋击 追封中山王 公瑾诚王佐 然而非然也 马陵道陕 郭映 陪葬建陵 越打越顺畅 106.[62] 72.所击者服 敢说出战的斩！《旧唐书 何文辉 ?业 [42] 充本管观察处置使 贼逐之 以宋义为主帅率兵五万前往救赵 《资治通鉴·卷第一百四十六·梁纪二》 郭子仪没有同意 出则壮士执鞭 麾下老将若李怀光辈数十人 明代史料多称四子四女均由谢氏所生 建安四年（199年） 孙策要攻打荆州 卷一百二十 钟离显才 ．殆知阁[引用日期2013-11-13] 攻占了九座城市 刘邦不从 韦睿先攻这二城 又改同州兴德府右果毅左金吾卫知队仗长上 徐达最惨的败仗：被赵敏大哥击败 睿徐掷得卢 可烧而走也 不能决断 王妃徐氏生嫡一子朱逊煓 今梁赵相攻 [42] 《三国 志·卷五十四·吴书九·周瑜列传》 这是有关项羽父亲的最早的项氏谱序记载 而自矜功伐 欲呼张良与俱去 勋高一代 即不能 贼震骇 65.曰儒将 曰大将 曰才将 曰战将 楚兵冠诸侯 列传第七十》子仪以三千骑傍南山 元英又追击马仙琕 总角料主 韦睿俘虏魏军万余人 军声大振 接着 挥师渡江 高祖诏众军进次东陵 庞子攻卫□□□（《孙膑兵法》出土时竹简残缺不全 次年 ．中华英烈祠[引用日期2013-12-15] 后叛投吐蕃被拒 夜掘长堑 平定安史之乱 ．国学大师[引用日期2018-12-14] [102] 如“仁者必有勇” 范增说项羽曰：“沛公居山东时 宁围既解 项悍：楚 将 即墨残矣 项羽十八诸侯 郭秀：明洪武初年 可以次于公瑾 进入曲阿 郭子仪任命太子宾客第五琦为粮料使
1.表征交变电流的物理量
解：由交流电有效值的定义有：
I2RT Q I12Rt1 I22Rt 2 待入数据可解得：I＝5A
说明：
⑴正弦交变电流的有效值与最大值之间有如下的
关系：
I
Im 2
0.707Im
U
Um 2
0.707Um
⑵我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有
效值。
⑶交流电器的铭牌上所标示的额定电压及额定电 流的数值为有效值。
⑷一般交流电表（电压表或电流表）所测量的数 值为有效值。
⑸凡是没有特别说明的交变电流的数值都是有效 值。
巩固练习
1．试写出我国生产和生活用电的电动势的瞬时值 的表达式。
2．交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m， bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在 B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′
以 100 转/秒（R/s）的转速匀速转动，外接电
阻R=9 Ω，如图所示.求： （1）电压表读数； （2）电阻R上电功率。
我国工农业生产和生活中用的交变电流，周期 T=0.02 s，f=50 Hz，电流方向每秒改变100次。
二、最大值和有效值 1．最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最 大数值。 用 Im、Em表示 2．有效值
2．有效值 （用U、I表示） ⑴交流的有效值是根据电流的热效应来规定的。 ⑵定义：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。
e
Em
e =Emsinωt
T/4
T/2
3T/4
TtHale Waihona Puke oπ/2π
表征交变电流特征物理量PPT教学课件
(1)若要使盒子运动到最高点时与小球之间恰好无作 用力，则该同学拿着盒子做匀速圆周运动的周期为多 少？
(2)若该同学拿着盒子以第(1)问中周期的12做匀速圆 周运动，则当盒子运动到如图所示(球心与 O 点位于同一 水平面上)时，小球对盒子的哪些面有作用力，作用力大 小分别为多少？
________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
二、离心运动和向心运动 1．离心运动 (1)定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消 失(F 合＝0)或不足以提供圆周运动⑧________的情况下， 就做逐渐远离圆心的运动． (2)本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总 有沿着⑨________飞出去的倾向．
(3)受力特点：(F 为合外力提供的向心力) 当 F＝⑩________时，物体做匀速圆周运动； 当 F＝0 时，物体沿⑪________飞出； 当 F<⑫________时，物体逐渐远离圆心．如下图所 示．
③当 v＝ rg时，FN＝0. ④当 v> rg时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小 随速度的增大而增大．
图(b)中小球经过最高点时，光滑管壁对小球的弹力 情况：
①当 v＝0 时，管的内壁下侧对小球有竖直向上的支 持力 FN，其大小等于小球重力，即 FN＝mg.
②当 0<v< rg时，管的内壁下侧对小球有竖直向上 的支持力 FN，大小随速度的增大而减小，其取值范围是 mg>FN>0.
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表征交变电流的物理量
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1．复习上节课知识，并推出εm=BωS εm＝NBωS
2．理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系
3．理解交变电流有效值的意义，会应用正弦式交变电流有效值公式对纯电阻电路的电压、电流进行有关计算
4．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值
(二)能力训练点
1．培养学生阅读、理解及自学能力。
2．培养学生将知识进行类比、迁移的能力。
3．使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力。
4．培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力。
5．训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力。
6．努力培养学生的实际动手操作能力。
(三)德育渗透点
1．由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神。
2．让学生体会对称美。
二、重点、难点、疑点及解决办法
1．交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义
2．交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力
三、课时安排
1课时
四、教具准备
投影机、幻灯机、手摇发电机、导线若干、万用电表(25只)
灯泡“220V、100W”(25只)
五、学生活动设计
1．学生通过计算分析得出：矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁感线的任一轴匀速转动一周中，产生的感应电动势εm＝BωS。
2．学生通过知识类比知道描述交变电流的周期性变化特点必须要引入周期T、频率f来表示变化的快慢。
3．通过演示实验观察掌握瞬时值、最大值、有效值概念。
4．学生通过再次使用万用电表，熟练基本仪器的使用和正确读数。
5．通过练习巩固加深对交流电图象的认识和有效值的理解。
六、教学步骤
(一)明确目标
掌握描述交变电流的各物理量的内涵和外延
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
复习引入
通过上节课学习，我们知道矩形线框在匀强磁场中匀速转动时，线框中产生了正弦式交流电。
我们是怎样描述交变电流的变化规律呢？公式法e＝εmsinωt I ＝Imsinωt(中性面开始计时)i/A
其中εm＝2Bl1v
l1为切割边ab、cd长度。
而v则是ab边绕O轴(O轴为过bc边、ad边中点的直线)以ω角速
若线框绕ab边为轴转动呢？
εm＝εbt＝Bl1 v1＝Bl1 ωl2＝BωS
若线框绕O1 O2轴(均垂直磁感线)转动呢？
εm＝BωS
启发引导学生回答，矩形线框在匀强磁场中只要绕垂直磁感线的轴转动，线框中产生感应电动势最大值为εm＝BωS若有n匝线框则εm＝nBωS 矩形线框在匀强磁场中匀速转动一周过程中，只有两个时刻处在最大值，不同时刻感应电动势瞬时值不同。
显然交变电流是较为复杂的，那用什么物理量来描述交变电流呢？
(若时间不够，εm＝BωS的推导放至习题课进行)
新课教学
交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？
周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间
频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数
它们关系如何？各自单位？
T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)
描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？
转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒)
那它们间又有什么关系呢？
T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn
交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？
如果初温相同，同时加热相同时间烧开。
即通过相同电阻在相同的时间里甲图直流电与乙图交变电流产生了相同热量，我们把此时直流电压称为交变电流电压的有效值。
那如何定义交变电流的电流有效值呢？
有效值定义——让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等。
这一交流电的电流有效值就跟这个直流电的电流相等。
有效值是交变电流一个非常重要的物理量，它根据电流热效应来定义，电流产生的平均效果。
正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？
同时交代学生最大值、有效值、瞬时值的符号表示
通常我们说的市电220V即为有效值
请同学们用万用电表测量学生电源交流输出10V时，交流电压表的读数。
教师提示注意选档、量程、正确读数等问题。
请同学们将“220V、100W”灯泡接至学生电源交流10V输出的两端，测出此时通过灯泡的电流强度并观察灯泡亮度。
请学生回答为什么灯泡几乎不亮？
强调①凡是没有说明时，所指的均为有效值
②各类交流电表所测的值也为有效值
③各类用电器铭牌所示值也为有效值
幻灯显示
1．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100V电路里？为什么？
2．照明用交流电压是200V，动力提供线路的电压是380V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压测得，测得值各是多大？
提问个别学生，及时纠正，并给出正确答案
幻灯显示
1．一电压U＝10V的直流电通过电阻R，在时间t内产生热量与一交流电通过电阻R/2时在同一时间内产生热量相同则该交流电压的有效值为
2．请写出下列各图的周期、频率、最大值、有效值。
甲乙两图有效值相同，说明正弦式交变电流的有效值与最大值的关系与频率无关。
学生求解丙图的有效值时遇到了问题。
交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？
我们应该从有效值的定义入手，相同时间可取半个周期吗？为什么？
有效值表示交变电流产生平均效果，用半个周期无法体现出来。
又由于它具有周期性特点，相同时间必须取周期整数倍，一般为了方便计算，只取一个周期便可以。
师生共同完成以下步骤
Q直=I2Rt＝2I2R
Q交＝Q直
50R＝2I2R
I＝5A
可以用这种方法去计算正弦式交变电流的有效值吗？为什么？
不可以。
现有知识无法求得交变电流在一个周期内产生的热量。
幻灯显示
5．试电笔上的氖管，起辉电压86.6V，若将其接在电压为70.7V频率为50Hz的交流电路，氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？
①70.7V是什么电压？该交流电压最大值为多少？周期又为多少？
②交变电流的图象如何？表达式如何？
70.7V是有效值
氖管会发光
解作出交变电流的U-t图 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏
设电压为70.7V对应时刻为t1代入公式即
70.7V＝100sin100πt1
t1＝0.0025s
由图象对称性知，氖管发光时间为Δt＝4(t1-0)＝0.01s
(四)总结、扩展
1．全面详细描述交变电流的公式和图像、最大值、有效值、周期、频率等物理量是描述交变电流某一方面的特性的。
2．由图象和公式均可求出最大值、周期、有效值、频率等物理量。
反之，由最大值、周期等也可求出交变电流的公式及图象。
3．思考题
这种图象的交变电压有效值能求吗？
七、布置作业
P114 ② P354 ②③
补充求出下图交变电压的有效值
八、板书设计
第二节表征交变电流的物理量1．表征文变电流变化快慢物理量
周期T(s)频率(Hz)
角速度ω(弧度/秒)转速n(转/秒)
2．表征交变电流大小物理量
瞬时值 e i u
最大值εm Im Um
有效值ε I U
有效值让交流电和直流电在相同的时间内
通过相同的电阻产生相同的热量。