正弦式交變電流的公式和圖像
電感器和電容器對交變電流的作用
通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道堅(jiān)實(shí)的鋼架托著輸電線輸送的電流是由發(fā)電廠產(chǎn)生的交變電流，那么我們需要掌握哪些數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確的將電輸送到千家萬戶中？
仔細(xì)觀察下圖中的交變電流變化規(guī)律，他們有什么異同？
交變電流的變化快慢情況不一樣。
我們可以利用周期和頻率描述交變電流變化的快慢情況：
交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，叫做交變流電的周期，單位s
1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫頻率，單位Hz
周期和頻率間有什么關(guān)系，它們和交流電發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速?度間又有什么關(guān)系？
除此之外，交變電流還有哪些特性？
上一節(jié)中，我們知道正弦式交變電流的變化規(guī)律是怎樣的？
交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來表示交流電的電流或電壓變化幅度。
我國家用交變電流的電壓為220V,這里的“220V”是怎么來的？
如圖是通過一個(gè)R=1Ω的電阻的電流i隨時(shí)間變化的曲線。這個(gè)電流不是恒定電流。（1）怎樣計(jì)算通過1S內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量? （2）如果有一個(gè)大小、方向 都不變的恒定電流通過這個(gè)電阻R也能在1S內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流是多大？
在0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q2，則
（1）在0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q1，則
故1s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量：
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個(gè)恒定電流的電流與電壓分別為 I、U，我們就把 I、U 叫 作這一交變電流的有效值。
理論計(jì)算表明，正弦交流電的峰值與有效值有以下關(guān)系：
對有效值的理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的．交變電流和恒定電流是一種等效替代關(guān)系．(2)注意“三同”：電阻相同，時(shí)間相同，產(chǎn)生的熱量相同．
怎樣求一般交流電的有效值？
把電容器接在交流電路中，就需要知道電壓的峰值。電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿。
交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是指有效值
交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值
計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況
交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所圍的面積與時(shí)間的比值
跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值
(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如功、功率、熱量)等
計(jì)算通過電路橫截面的電荷量
(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)值
(3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流
(4)交流電流表、電壓表的示數(shù)
我們可以采用哪些方法形象描述交變電流變化規(guī)律？
寫出以下兩種情況下交流電的表達(dá)式
問題1：直流電源電動(dòng)勢與交變電源電動(dòng)勢有效值相等，內(nèi)阻相同。燈泡和電感器均相同。接交流電和直流電，燈泡的亮度是否相同？接直流電時(shí)，有電感器和無電感器燈泡的亮度是否相同？
操作1: 線圈 L 串聯(lián)燈泡后接到直流電源操作2: 用導(dǎo)線將線圈 L 短路現(xiàn) 象 : 燈泡亮度基本不變化。實(shí)驗(yàn)說明什么 ?
操作1: 線圈 L 串聯(lián)燈泡后接到交流電源操作2: 用導(dǎo)線將線圈 L 短路現(xiàn) 象 : 燈泡亮度變亮。實(shí)驗(yàn)說明什么 ?
結(jié)論：電感器對直流電幾乎無影響，電感器對交流電有阻礙作用。
影響感抗大小的因素有哪些呢？
1. 感抗：電感線圈對交變電流的阻礙作用。用字母X L 表示，單位是 歐 ( Ω )。2. 意義：描述電感器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。
4. 實(shí)質(zhì)：變流電不斷變化，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢，阻礙磁通量變化
線圈繞在鐵芯上,匝數(shù)多，自感系數(shù)大、感抗大
線圈繞在鐵氧體上,匝數(shù)少，自感系數(shù)小、感抗小
通直流，通低頻，阻高頻
問題2：把小燈泡和電容器串聯(lián)在電路中，分別接在交流電和直流電上，燈泡的亮度是否相同？接直流電時(shí)，有電容器和無電容器時(shí)燈泡的亮度是否相同？
操作1: 電容器 C 串聯(lián)燈泡后接到直流電源操作2: 用導(dǎo)線將電容器 C 短路現(xiàn) 象: 燈泡由不亮變?yōu)榱?。?shí)驗(yàn)說明什么 ?
操作1: 電容器 C 串聯(lián)燈泡后接到交流電源操作2: 用導(dǎo)線將電容器 C 短路現(xiàn) 象: 燈泡都在亮。實(shí)驗(yàn)說明什么 ?
結(jié)論：直流電不能通過電容器，交流電能“通過”電容器
1. 容抗：電容器對交變電流的阻礙作用。用字母XC 表示，單位是 歐 ( Ω )。2. 意義：描述電容器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。
影響容抗大小的因素有哪些呢？
3. 因素：4. 實(shí)質(zhì)：電容器兩極板上積累的電荷對向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用
電容器串聯(lián)在電路中(C大)
電容器并聯(lián)在電路中(C小)
1.(周期和頻率)關(guān)于交變電流的周期和頻率,下列說法正確的是(　　)A.正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時(shí)間間隔等于周期B.1 s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C.交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D.50 Hz的交變電流,其周期等于0.05 s答案:C
3.(正弦式交變電流的圖像)電阻R1、R2與交流電源按照圖甲方式連接, R1=10 Ω,R2=20 Ω。合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示。下列說法正確的是(　　)A.通過R1的電流有效值是1.2 AB.R1兩端的電壓有效值是6 V
4.(非正弦式交變電流有效值的計(jì)算)右圖是一交變電流隨時(shí)間變化的圖像,求此交變電流的有效值。
解析:設(shè)該交變電流的有效值為I',直流的電流為I,讓該交變電流和直流分別通過同一電阻(阻值為R),在一個(gè)周期(T=0.2 s)內(nèi),該交變電流產(chǎn)生的熱量
在一個(gè)周期內(nèi)直流通過該電阻產(chǎn)生的熱量Q=I2RT=0.2 s·I2R。由Q=Q'得,0.2 s·I2R=5 A2·s·R,解得I=5 A,即此交變電流的有效值I'=I=5 A。

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2 交變電流的描述

版本： 人教版 (2019)

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