第九讲 交变电流的产生和描述

《第九讲 交变电流的产生和描述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第九讲交变电流的产生和描述【知识要点】一、交变电流的产生1、交变电流的定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流．下图哪些是交变电流？2、交变电流的产生：bcabdNSL2滑环K电刷B电刷A滑环L图1abadcL1ab边和cd边在匀强磁场中做匀速圆周运动，切割磁感线，在线圈中产生感应电动势，在电路中就产生感应电流．为了更加直观地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析，如图2所示．（c）（b）ad（b）a（c）d（b）（c）da（c）d（b）a乙丙丁××图2把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期，用T来表示．我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫

2、做中性面．【小结】①当线圈通过中性面时，磁通量φ最大，，无感应电流；②当线圈平面与磁场平行时，磁通量φ＝0，最大，感应电流最大；③线圈通过中性面时电流改变方向，转动一周电流改变两次．ωtadvvsinωtvcosωt图3B可见，磁通量φ和磁通量变化率是完全不同的两个概念二、交变电流的图象和变化规律如图3所示【问题】设线框平面从中性面开始转动，线圈匝数为n，角速度是ω，经时间t，设ab边长度为L1，cd边长度为L2，磁感应强度为B，那么ab边中的感应电动势应怎样表示？回路中总的感应电动势怎么表示？【总结】线框在匀强磁场中匀速转动一周的过程中，线框中的感应电动势和感应电流均按正

3、弦规律变化，故称正弦交流电．（t=0时，线框处于中性面）其中e、i、u我们称为瞬时值，Em、Im、、Um我们称为最大值．正弦交流电的三要素是最大值Em、角速度和初位置，这是写出瞬时值表达式必备的条件．电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:几种常见的交变电波形二、表征交变电流的物理量1、周期和频率周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位s频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位T周期T、频率f和角速度ω之间的关系：，1、峰值、有效值和平均值①正弦交流电的最大值：，，峰值不适合用来描述交流电产生的效果②正弦交流电的有效值：ⅰ依据

4、：电流的热效应ⅱ定义：让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，则：直流电源的电动势E为交变电动势e的有效值E，直流电流I为交变电流i的有效值I，直流电源的路端电压U为交流电压u的有效值U．ⅲ有效值与最大值的关系在正弦交流电中，最大值与有效值之间的关系如下：，，注意：在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪器的示数均为交变电流的有效值．在没有特别说明的情况下，所给的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值．非正弦式交流电的有效值，应按有效值的定义计算．③交变电流的平均值：交变电流的图像中，图像与横轴（t轴）所围成的面积跟时间的比值，成为交

5、变电流的平均值．ⅰ平均值的计算可以根据法拉第电磁感应定律来计算ⅱ在计算通过导体某横截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值：三、如何计算几种典型交变电流的有效值交流电的有效值是根据电流的热效应规定的．让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一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．正弦式交流电的有效值：电压有效值为E=，电流有效值I=对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念．下面介绍几种典型交流电有效值的求法．（1）正弦半波交流电的有效值若将右图所示的交流电加在电阻R上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U

6、半2T/R=（），而U全=，因而得U半=Um，同理得I半=Im．（2）正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U=，I=．（3）矩形脉动电流的有效值如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当于直流电产生热量的，这里t是一个周期内脉动时间．由I矩2RT=（）Im2RT或（）T=（）T,得I矩=Im，U矩=Um．当=1/2时，I矩=Im，U矩=Um．（4）非对称性交流电有效值假设让一直流电压U和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周期内产生

7、的热量为Q1=，直流电在相等时间内产生的热量Q2=T，根据它们的热量相等有T得U=，同理有I=．【典型例题】1．如图所示，表示交变电流的图象是()2．线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，下列说法中正确的是（）A．当穿过线圈平面的磁通量最大时，线圈中感应电动势为零B．当穿过线圈平面的磁通量为零时，线圈中感应电动势也为零C．线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向就改变一次D．每当线圈通过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次3．一台发电机产生的按正弦规律变化的交流电电动势的最大值是311V．如果