交变电流(表征物理量以及公式图像)

《描述交变电流的物理量》讲义一、交变电流的产生在我们的日常生活中，电的使用无处不在。

但大家是否知道，我们所使用的市电其实是一种交变电流呢？交变电流通常是由交流发电机产生的。

交流发电机的主要部件是一个在磁场中旋转的线圈。

当线圈在磁场中匀速转动时，穿过线圈的磁通量会发生周期性的变化，从而在线圈中产生感应电动势。

这个感应电动势的大小和方向都会随时间周期性地变化，于是就形成了交变电流。

二、描述交变电流的物理量1、周期和频率周期（T）是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（s）。

频率（f）则是交变电流在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。

二者的关系是：f ＝ 1/T 。

比如说，我国市电的频率是 50Hz，这意味着它的周期就是 1/50 ＝002 秒。

周期和频率反映了交变电流变化的快慢。

2、峰值和有效值峰值（Em、Im）是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。

对于正弦式交变电流，峰值与有效值之间存在着特定的关系。

有效值（E、I）是根据电流的热效应来定义的。

让交变电流和直流电流通过相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么这个直流电流的值就称为交变电流的有效值。

对于正弦式交变电流，其有效值与峰值的关系是：E ＝ Em ／√2 ，I ＝ Im ／√2 。

在实际应用中，我们通常所说的交变电流的电压、电流值都是指有效值。

例如，我们说市电的电压是 220V，指的就是有效值；而用电器上所标注的额定电压、额定电流也都是有效值。

3、瞬时值瞬时值（e、i）是交变电流在某一时刻的值。

对于正弦式交变电流，其瞬时值可以用表达式 e ＝Em sinωt 、i ＝Im sinωt 来表示，其中ω是角频率。

三、正弦式交变电流的表达式正弦式交变电流的电动势、电压和电流的瞬时值表达式分别为：e ＝Em sinωtu ＝Um sinωti ＝Im sinωt其中，Em、Um、Im 分别为电动势、电压和电流的峰值，ω ＝2πf为角频率。

SAT物理课件：第章交变电流引言交变电流是一种在电路中运行的电流类型。

与直流电流不同，交变电流的方向和大小随时间变化。

本章将介绍交变电流的基本概念、性质和应用。

交变电流的基本概念交变电流是指在电路中时刻在正负方向之间交替变化的电流。

它通常由交流电源提供，其电流大小和方向都在一个周期内不断变化。

交变电流的特点： - 方向：交变电流在电路中的方向会随时间变化，其中正向表示电流从正极到负极，而反向则表示电流从负极到正极。

- 频率：交变电流的频率是指电流在一个周期内变化的次数。

单位为赫兹（Hz）。

- 幅值：交变电流的幅值是指电流变化时的最大值，通常使用有效电流或峰值电流来表示。

交变电流的性质交变电流有一些特殊的性质，这些性质对于理解交变电流的工作原理和应用非常重要。

周期性交变电流是周期性变化的，即其电流大小和方向在一个周期内以相同的方式重复。

这种周期性使得交变电流在电路中的传输和控制更加方便。

交变电流的平均值由于交变电流的周期性变化，其平均值为零。

即使在一个周期内电流可能会正负交替变化，但总的平均电流值为零。

交变电流的有效值交变电流的有效值是指在一个周期内具有与直流电流相同功率的电流值。

有效电流对于描述交变电流的强度非常有用，特别是在计算电路中的功率和能量时。

交变电流的相位交变电路中的电流和电压之间存在相位差。

相位差是指电流和电压的波形之间的时间延迟。

相位差的大小和方向对于电路中的能量传输和调节起着重要作用。

交变电流的应用交变电流在许多电气设备和系统中得到广泛应用。

以下是一些常见的应用示例：家庭用电交变电流是在家庭和商业建筑中供电的主要电流类型。

通过将电源与家庭电器和灯具连接，交流电提供了方便的电力供应。

电力传输交变电流在电力传输中起着重要作用。

电力公司通过将发电厂产生的交流电输送到各个地区的变电站，然后再分配给住户和工业用户。

电子设备交变电流在各种电子设备中使用，如电视、手机和电脑。

这些设备需要将交变电流转换为直流电流以供内部电路使用。

交变电流知识元交变电流知识讲解交变电流1．交变电流定义：电流方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流，简称交流（AC）．与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机．2．直流：方向不随时间而变化的电流。

交变电流的产生图1是交流发电机的简图，根据图1可知（1）甲、丙位置时线圈中没有电流，乙、丁位置时线圈中电流最大。

（2）甲→乙→丙电流方向为DCBA，丙→丁→甲电流方向为ABCD，在甲、丙位置电流改变方向。

（3）结论：线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)，如图中甲、丙位置，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。

正弦式电流表达式的推导设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t，线圈转过θ=ωt，此时V与B夹角也为θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，则线圈面积S=LL′。

此时，ab与dc边产生的电动势大小均为BLV sinωt，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLV sinωt，又，故有令E m=BωS有：e=E m sinωt（E m为最大值）若电路总电阻为R，则瞬时电流为：交变电流图象1．正弦交流电图象2．其他交流电图象例题精讲交变电流例1.一交流电流的图象如图所示，由图可知（）A．用电流表测该电流，其示数为10 AB．该交流电流的频率为0.01HzC．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000WD．该交流电流即时值表达式为i=10sin628tA例2.如图甲所示，将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是（）A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin（200πt）VB．电阻R消耗的电功率为1.25WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为例3.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示．由该图可得出的正确判断是（）A．0.01s时，线圈平面处于中性面位置B．0.02s时，线圈平面与磁感线平行C．该交变电流的频率为50HzD．1s内电流的方向变化50次例4.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所示，由图中信息可以判断（）A．在A和C时刻线圈处于中性面位置B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大C．从A～D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O～D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次例5.如图1所示，在匀强磁场中，有一匝数为10匝的矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则下列说法中不正确的是（）A．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3B．曲线a、b对应的t=6×10-2s时刻线圈平面均与中性面重合C．曲线b对应的t=0时刻穿过线圈磁通量为WbD．曲线b对应的交变电动势有效值为10V例6.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为100πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例7.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=___________V，电动势的峰值为___V，从中性面起经s，交流电动势的大小为___V。

交变电流物理知识点1、交变电流大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。

按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。

2、正弦交流电（1）函数式：e=Emsinωt（其中Em=NBSω）（2）线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大。

（3）若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为i=Imcosωt。

（4）图像：正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u，其变化规律可用函数图像描述。

3、表征交变电流的物理量（1）瞬时值：交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示。

（2）最大值：Em=NBSω，最大值Em（Um，Im）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。

在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。

（3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。

即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。

①求电功、电功率以及确定保险丝的'熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦交流电，其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算，切不可乱套公式。

②在正弦交流电中，各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。

（4）周期和频率----周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间。

在一个周期内，交流电的方向变化两次。

频率f：交流电在1s内完成周期性变化的次数。

角频率：ω=2π/T=2πf。

4、电感、电容对交变电流的影响（1）电感：通直流、阻交流；通低频、阻高频。

（2）电容：通交流、隔直流；通高频、阻低频。

5、变压器（1）理想变压器：工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计。

（2）理想变压器的关系式：①电压关系：U1/U2=n1/n2（变压比），即电压与匝数成正比。