2017-2018学年粤教版选修3-2 交变电流的描述 第1课时 学案
2017-2018学年粤教版选修3-2 交变电流的描述 第1课时 学案第2页

  用公式计算出的电动势的平均值.某段时间内的交流电的平均值一般不等于这段时间始,末时刻瞬时值的算数平均值.

  【名师解惑】

  怎样理解交变电流中的有效值?

  剖析:(1)有效值是根据电流的热效应来定义的,交流的有效值具有等效的意义,所以在理解此概念时,要强调"同样电阻" "同一时间"和"热量相等".对于峰值和有效值之间的关系:只适用于正弦式电流,其他有效值间关系并不具有这种特征.

  (2)有效值和平均值的区别:交流电的有效值是按热效应定义的,所以对一外确定的交流电来说,有效值是恒定的,而平均值是由公式来求的,其值的大小与所取时间间隔有关.如正弦式电流,从中性面开始,经,平均电动势大小为,而一周期内的平均电动势却为零.在计算交流电通过导体产生的热量,热功率以及确定保险丝的熔断电流时,只能用有效值,而不能用平均值,在计算通过导体的电荷量时,只能用平均值,而不能用有效值,要考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的峰值.

【讲练互动】

  例1.曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图2-2-1甲为其结构示意图,图中N、S是一个固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2-2-1乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动,设线框由N=800匝线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.01T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图2-2-1乙),现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车之间无相对滑动)

甲 乙

       图2-2-1 图2-2-2

解析:设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为:ω1、ω2、ω3、ω4,其中ω2=ω3。当车轮转动时线框中产生正弦交流电,其电动势最大值为Em=NBSω,又Em=,所以(1)由于摩擦小轮和车轮边缘线速度相同,大齿轮和小齿轮边缘线速度相同,所以r0ω1=ω2R1,R3ω4=R2ω3,ω2=ω3,解得ω1=R1R3ω4/(R2r0)(2)由(1)(2