10.1交变电流的产生及描述概论.ppt

* * [体系构建] 1．交变电流 (1)定义：大小和方向都随时间做 变化的电流。如图10－1－1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中(a)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(b)为矩形脉冲电流，(c)(d)为锯齿形扫描电流。 周期性 图10－1－1 2．中性面 (1)定义：与磁场方向 的平面。 (2)特点： ①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 。 ②线圈转动一周， 经过中性面。线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。 垂直 最大 零 零 两次 (1)产生：当闭合线圈由中性面位置(图10 －1－2中O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直 于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的 感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数。 图10－1－2 3．正弦式电流的产生和变化规律 (2)变化规律： ①电动势(e)：e＝ ； ②电压(u)：u＝ ； ③电流(i)：i＝ 。 Emsin ωt Umsin ωt Imsin ωt 1．正弦式电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时) 　　　规律 物理量　　 磁通量 Φ＝Φm·cos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Em·sin ωt＝nBSωsin ωt 函数 图象 　　规律物理量　　 函数 图象 电压 电流 2.两个特殊位置的特点 (3)任意时刻线圈中产生的电流的大小和方向。 (1)交变电流的最大值。 3．由正弦交流电的图象可信息获取 4．交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em＝nBSω求出相应峰值。 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 如：①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsin ωt。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcos ωt。 1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀 速转动，产生交变电流的图象如图10－1－3 所示，由图中信息可以判断 (　　) 答案：CD 次数 1．周期和频率 一次周期性 描述交变电流的物理量 2．交变电流的四值 (1)瞬时值：它反映不同时刻交流电的大小和方向，正 弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt， u＝ 。(应当注意必须从中性面开始计时) (2)最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线 时，交流电动势最大，其值为Em＝ (转轴垂直于磁感线)。 Umsinωt 平行 nBSω 热效应 交流的一个周期 热量 有效值 3．电感和电容对交变电流的影响 (1)电感器： ①感抗(XL＝2πfL)：指电感线圈对正弦交变电流的阻碍作用。 ②作用：通 、通低频、阻 。 (2)电容器： ②作用：通 、阻低频、隔 。 直流 高频 高频 直流 1．交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 讨论电容器的击穿电压 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 计算通过电路截 面的电荷量 2.对峰值Em的理解 由感应电动势的最大值Em＝nBSω，知Em与n、B、S、ω四个物理量有关，与轴的具体位置和线圈的形状无关。 3．对有效值的理解