交变电流的产生和描述-课件
3.2交变电流的描述课件(21张PPT)
同一电阻(阻值为R),在一个周期(T=0.2 s)内,
该交变电流产生的热量
Q'=1 2 Rt1+2 2 Rt2=(4 2 A)2R×0.1 s+(-3 2 A)2R×0.1 s=5R
在一个周期内恒定电流通过该电阻产生的热量Q=I2RT=0.2 s·I2R。
项目
物理含义
重要关系
适用情况
瞬时值
交变电流某一
时刻的值
e=Emsin ωt
i=Imsin ωt
计算线圈某一时刻的受力情况
最大的瞬时值
Em=nBSω
m
Im=
确定用电器的耐压值
最大值
+
项目
物理含义
有 效
值
跟交变电
流的热效
应等效的
恒定电流
值
平 均
值
—
重要关系
m
E=
2
m
U=
I=
2
m
2
(正弦式交变电流)
Δ
=n Δ = +
适用情况
(1)计算与电流热效应相关的量
(如功率、热量);
(2)交流电表的测量值;
(3)电气设备标注的额定电压、
额定电流;
(4)保险丝的熔断电流
计算通过电路横截面的电荷量
知识拓展：电感器和电容器对交变电流的作用
1.电感器对交流电的阻碍作用
由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作
由Q=Q'得,I=5 A,即此交变电流的有效值I'=I=5 A。
新知探究
三、正弦式交变电流的公式和图像
如果已知交变电流的周期T或频率f,又知道它的电压的有效值或峰值,
《交变电流的产生和描述》 讲义
《交变电流的产生和描述》讲义一、什么是交变电流在我们的日常生活中，电是不可或缺的一部分。
我们所使用的大多数电器，如电灯、电视、电脑等，都依赖于一种特殊类型的电流——交变电流来工作。
那什么是交变电流呢？简单来说，交变电流是大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
与它相对的是直流电流，直流电流的方向是恒定不变的。
例如，我们家里插座提供的市电就是一种交变电流，其频率通常为50 赫兹，这意味着电流的方向和大小每秒钟会变化 50 次。
二、交变电流的产生要理解交变电流的产生，我们先来看看一个简单的装置——交流发电机。
交流发电机主要由一个可以在磁场中旋转的线圈组成。
当线圈在磁场中匀速转动时，穿过线圈的磁通量就会发生周期性的变化。
根据电磁感应定律，闭合电路中磁通量的变化会产生感应电动势。
由于线圈的转动，使得磁通量的变化是周期性的，从而产生了周期性变化的感应电动势。
当我们把这个线圈与外部电路连接起来时，就形成了闭合回路，从而产生了交变电流。
具体来说，假设线圈平面初始时刻与磁场方向垂直，当线圈开始转动时，穿过线圈的磁通量逐渐减小，产生的感应电动势方向为一个方向；当线圈转过半周后，穿过线圈的磁通量又开始逐渐增加，但感应电动势的方向与之前相反。
这样，就形成了方向不断变化的交变电流。
三、交变电流的图像描述为了更直观地了解交变电流随时间的变化规律，我们常常通过图像来描述它。
最常见的是正弦式交变电流的图像，其形状类似于正弦函数曲线。
在图像中，横坐标表示时间，纵坐标表示电流的大小。
通过观察图像，我们可以清楚地看到电流的最大值、最小值、周期和频率等重要参数。
例如，对于一个标准的正弦式交变电流，其最大值称为峰值，用Im 表示；电流完成一次周期性变化所需要的时间称为周期，用T 表示；单位时间内完成的周期性变化的次数称为频率，用 f 表示，且 f ＝ 1/T 。
四、交变电流的表达式正弦式交变电流可以用数学表达式来准确描述：i ＝Im sin(ωt ＋φ) 。
课件1：10.1交变电流的产生和描述
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图10－1－4
高考总复习·物理
第一节 交变电流的产生和描述
A．交变电流的频率 f＝0.02 Hz
B．交变电流的有效值 I＝14.14 A
C．交变电流瞬时值表达式为 i＝20sin (0.02t) A
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高考总复习·物理
第一节 交变电流的产生和描述
二、描述交变电流的物理量 ⊙问题导引 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场 中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函 数关系，如图10－1－3所示．此线圈与一个R＝ 10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻， 下列说法正确的是
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图10－1－3
生的热量相同，则交变电流(电压)的有效值就等于这 个直流电流(电压)的值，即求解交变电流有效值问题
必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”
原则下求解．
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第一节 交变电流的产生和描述
如图10－1－7所示，图甲和图乙分别
表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变
化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相
的关系 I＝Im/ 2、U＝Um/ 2求解．
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第一节 交变电流的产生和描述
突破训练
2．(2013·海南单科)通过一阻值R＝100 Ω的 电阻的交变电流如图10－1－8所示，其周期为 1 s．电阻两端电压的有效值为
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第一节 交变电流的产生和描述
A．12 V C．15 V
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图10－1－6
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第一节 交变电流的产生和描述
交变电流的产生及描述课件课件
2.正弦式电流的产生和图象
(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕__垂__直__于__磁__场___方向的轴匀速转动.
(2)图象:用以描述交流电随时间变化的规律,如果线圈从中性面
位置时开始计时,其图象为正弦曲线.如图(a)所示.
3．正弦式电流的函数表达式 若 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 绕垂直于磁场方向的轴匀速转 动，从中性面开始计时，其函数形式为 e＝__n_B_S_ω__s_in__ω_t____，用 Em＝__n__B_S_ω____表示电动势最大值，则有 e＝Emsin ωt.其电流大 小为 i＝Re ＝ERmsin ωt＝Imsin ωt.
3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值
(1)瞬时值:交变电流___某__一__时__刻_____的值,是时间的函数.
(2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的___最__大__值___,也叫
__最__大__值___. (3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电 流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝Em2， U＝Um2，I＝ Im2. (4)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比 值．
[答案] (1)2 V (2)0.2 A (3)0.5 N (4)0.38 W
如图所示为电动机的简化模型，线圈 abcd 可绕轴 O1O2 自由转 动．当线圈中通入如图所示的电流时，顺着 O1O2 的方向看去， 线圈将( ) A．顺时针转动 B．逆时针转动 C．仍然保持静止 D．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动
[即时训练] 2．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动， 产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与
一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列 说法正确的是( ) A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
第1讲 交变电流的产生和描述 课件
(4)正弦式交流电的图像：如果从线圈位于中性面位置时开始计时，其 图像为正弦曲线。如图甲、乙所示。
(5)变化规律 正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置时开始计时) ①电动势 e 随时间变化的规律： 07 ______e_＝__E_m_s_in_ω__t_________，其中 ω 表示线圈转动的角速度，Em＝NBSω。
解析
[变式1－2] (2020·天津市部分区高三质量调查)一个矩形线圈在匀强 磁场中匀速转动时的Φt图像如图所示，将此线圈与R＝4 Ω的电阻连接，R 的功率为2π2 W，不计线圈的电阻，下列说法正确的是( )
主干梳理 对点激活
知识点 交变电流、交变电流的图像 Ⅰ 1．交变电流 (1)定义：大小和方向均随时间做 01 __周__期__性___变化的电流叫作交变电 流。 (2)图像：用以描述交变电流随时间变化的规律，图 a、b、c、d 所示电 流都属于交变电流，其中 02 ___按__正__弦__规__律__变__化______的交变电流叫作正弦式 交变电流，简称正弦式电流，如图 a 所示。
A．线圈中感应电流的方向为 abcda B．线圈中的感应电动势为 2nBL2ω C．穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D．线圈 ad 边所受安培力的大小为n2B2LR1L2ω，方向垂直纸面向里 答案
解析 由右手定则知图示位置线圈中感应电流的方向为 abcda，故 A 正确。此时线圈中的感应电动势为 E＝nBL2L1ω，故 B 错误。此位置穿过 线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，故 C 正确。线圈 ad 边所受安培 力大小为 F＝nBnBLR2L1ω·L2＝n2B2LR22L1ω，方向垂直纸面向里，故 D 错误。
电压 电流
u＝Umsinωt ＝RR＋Emrsinωt i＝Imsinωt＝RE＋mrsinωt