,空白演示,在此输入您的封面副标题,空白演示在此输入您的封面副标题,1,5.1,交变电流,第五章交变,电流,5.1交变电流第五章交变电流,2,交变电流,(,交流,AC):,大小和方向都随时间做周期性变化的电流,.,交变电流(交流AC):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.,3,直流电,(DC):,电流方向不随时间而改变,.,大小可以改变,直流电(DC):电流方向不随时间而改变.大小可以改变,4,在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是（），属于交变电流的是（）,t,i,A,B,C,D,EF,在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是（）,5,一、交变电流的产生,:,一、交变电流的产生:,6,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,7,中性面：,当线圈平面,垂直,于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个位置叫做中性面。,思考：线圈每转动一周，通过中性面几次？,中性面：当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中,8,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,9,没有边切割磁感应线,中性面：,BS,，,最大，,E=0,I=0,没有边切割磁感应线中性面：BS，最大，E=0,I=0,10,BS,，,=0,，,E,最大，,I,最大，感应电流方向,b,到,a,最大值面,a,（,b,）、,d,（,c,）边垂直切割磁感应线。,BS，=0，E最大，I最大，感应电流方向b到a最大值面a,11,BS,最大，,E=0,I=0,又见中性面,没有边切割磁感应线,BS,最大，E=0,I=0又见中性面没有边切割磁感应线,12,BS,，,=0,，,E,最大，,I,最大，感应电流方向,a,到,b,最大值面,a,（,b,）、,d,（,c,）边垂直切割磁感应线。,BS，=0，E最大，I最大，感应电流方向a到b最大值面a,13,a.,磁通量,为,0,b.E,最大，磁通量的变化率,/,t,最大,（,1,）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）,（,2,）,最大值面（线圈垂直中性面）,结论：,a.,磁通量,最大,b.E,0,，磁通量的变化率,/,t,为零,c.,当线圈转至中性面时，电流方向发生改变,d.,线圈转动一周电流方向改变两次,a.磁通量为0（1）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（2）,14,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,15,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,16,设正方形线圈的边长为,L,，在匀强磁场,B,中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，,ab,和,cd,边垂直于纸面，转轴为,O,1,、用函数表达式描述交变电流,交变电流的描述,设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以,17,2,、变化规律（总结）,以线圈经过中性面开始计时，在时刻,t,线圈中的感应电动势,令,则有,e,为电动势在时刻,t,的瞬时值，,E,m,为电动势的最大值一般为,所以：,e=BL,1,L,2,sint,E=2BL,1,vsint,V=L,2,/2,2、变化规律（总结）令则有e为电动势在时刻t的瞬时值，所以：,18,二交变电流的变化规律,以线圈经过,中性面开始,计时，在时刻,t,线圈中的感应电动势（,ab,和,cd,边切割磁感线）,e,为电动势在时刻,t,的瞬时值，,E,m,为电动势的最大值（峰值）,电路中的电压按正弦规律变化,电流通过,R,时：,电路中的电流按正弦规律变化,二交变电流的变化规律e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动,19,三、交变电流的种类,(1),正弦交流电,(2),示波器中的锯齿波扫描电压,(3),电子计算机中的矩形脉冲,(4),激光通信中的尖脉冲,正弦交流电：,闭合的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流电为正弦交流电。（,两匀一垂直,）,三、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描,20,交流发电机简介,交流发电机简介,21,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,22,1,、用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流，请说明你的做法并讲清理由,1、用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流，请说明你,23,2,、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈垂直中性面时，下列说法中正确的是（）,、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大,、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大,、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零,、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零,B,2、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线,24,3,、交流发电机工作时的电动势的变化规律为,e=EmSint,，如果转子的转速,n,提高一倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为：,A,.,e=E,m,Sin2tB.e=2E,m,Sin2t,C.e=2E,m,Sin4tD.e=2E,m,Sint,答案,B,3、交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSint，,25,4,、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：,t,1,时刻通过线圈的磁通量为零；,t,2,时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；,t,3,时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；,每当,e,变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,答案：,D,4、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，,26,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,27,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,28,5.2,描述交变电流的物理量,5.2描述交变电流的物理量,29,一、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,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,描述交变电流的物理量,一、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,30,二、描述交变电流大小的物理量,1,、,最大值：,交流电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,.,（,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,二、描述交变电流大小的物理量1、最大值：交流电在一个周期内所,31,2,、,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,2、有效值,32,3,、,有效值与最大值,之间的关系,任何电流都有有效值，但上述关系,只限于正弦交变电流,，对其他形式的交变电流并不适用,3、有效值与最大值之间的关系任何电流都有有效值，但上述关系只,33,例题、如图所示为一交变流电得,i-t,图象，问此交变电流的有效值多大？,例题、如图所示为一交变流电得i-t图象，问此交变电流的有效值,34,人教版高中物理选修3-2ppt课件5,35,、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,、有效值与平均值,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,、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,36,1,、我国工农业生产和生活用的交流电,.,频率是,Hz,，周期是,s,，电流方向每分钟改变,次,2,、交流电的有效值是根据电流的,效应来规定的正弦交流电的有效值与峰值间的关系是,、,U,、,I,通常所说的交流电的数值，如果没有特别说明，一般都是指交流电的,值,项固与练习,1、我国工农业生产和生活用的交流电.频率是Hz，周期是,37,3,、如图所示，某一交流电随时间变化图线，它的电流的最大值,Im=()A,，电流的有效值,I=()A,，交流电的周期,T=()s,，频率,f=()Hz,，交流电流的瞬时值表达式,i=(),。,4.0,25,2.82,0.04,4sin50t,项固与练习,3、如图所示，某一交流电随时间变化图线，它的电流的最大值Im,38,项固与练习,4,、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,项固与练习4、下列说法正确的是：,39,分析：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,正确：,A,项固与练习,分析：线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个,40,5,、一个灯泡上面写着“,220V40W”,。当它正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？,项固与练习,5、一个灯泡上面写着“220V40W”。当它正常工作时，通过,41,6,、有一个电热器，工作时的电阻为,50,。接在电压为,u=U,m,sint,的交流电源上，其中,U,m,=311V,，,=100s,-1,.,该用电器消耗的功率是多大？,项固与练习,6、有一个电热器，工作时的电阻为50。接在电压为u=Ums,42,作业题,1,、在两个阻值相同的电阻上分别通以如图所示的正弦交变电流和方形波电流，它们的峰值和周期都相同，则两电阻在相同时间内产生的热量之比为（）,作业题1、在两个阻值相同的电阻上分别通以如图所示的正弦交变电,43,2,、一电热器接在,10V,的直流电源上,产生一定大小的热功率,把它改接到交流电源上,要使产和的热功率是原来的一半,如果忽略电阻值随温度的变化,则交流电压的最大值是,(),(A)5.0V(B)7.1V,(C)14V(D)10V,3,、把标有“,36V40W”,字样的灯泡接在一个交流电源上，它的实际电功率为,20W,，则该交流电源电压的最大值为（假定灯泡的电阻不随温度变化）,V.,2、一电热器接在10V的直流电源上,产生一定大小的热功率,把,44,4,、一交流电压,U,314sin314t,，加在一个“,220V,，,40W”,的白炽灯泡上，请问：（,1,）这个灯泡能正常发光吗？（,2,）如果用多用电表交流档去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、一交流电压U314sin314t，加在一个“220V，,45,