各位同學大家好,歡迎來到十點課堂,跟勇哥學物理,今天距離高考還有88天,我們今天分享的主題是交變電流的四個值。
四個值分别是:最大值、有效值、瞬時值和平均值。
線框(在勻強磁場中)繞軸轉動,就會産生周期性變化的正弦或餘弦式的交流電。
線框除了繞軸轉動之外,還有豎直下落和水平拉動,在後面的課程當中,我們都會分享。
繞軸轉動的時候,就産生的是交流電。
什麼是交流電呢?
是指電流的方向在作周期性的變化,這樣的電流稱之為交流電,我們再說一下:線框繞軸轉動會産生周期性變化的正弦或餘弦式的交流電。
有效值如何去計算?
對于正弦或餘弦式的交流電,有效值直接用最大值除以根号2,E=Em/根号2,I=Im/根号2,U=Um/根号2,就是正餘弦交流電的有效值。
除了正弦或餘弦式的交流電之外,還要學會使用有效值的定義求矩形交流電的有效值,
有效值的定義是在相同的時間内,在同一個電阻上,如果交流電生的熱量和一個恒定電流的熱量是相同的,恒定電流就叫做這個交流電的有效值,
指的是生熱相同的時候,恒定電流為交流電的有效值。
我們再來強調一下,正弦和餘弦式的交流電的有效值,就用最大值除以根号2,矩形的交流電,用有效值的定義,生熱相同。
瞬時值 e i u
下面我們來看一下瞬時值。用小寫的e來表示電動勢的瞬時值,e=Emsinωt或者e=Emcosωt,
什麼時候用到Emsinωt?什麼時候用到Emcosωt?
是計時位置不同所造成的。
如果從中性面開始計時,就用Emsinωt,如果線圈從平行線開始計時,就用到Emcosωt的表達式。
再來說一下,如果從中性面開始計時,瞬時值e=Emsinωt。
什麼是中性面呢?
指的是線圈所在的平面與磁場垂直的位置,叫做中性面。磁場B與線圈平面S垂直,在中性面上磁通量Φ=BS是最大的,它的電動勢e=0,電流i=0,每次通過中性面電流的方向發生改變,在一個周期内,會兩次通過中性面,所以一個周期内電流方向會改變兩次。
中性面的特征很重要,所以同學們要牢記:中性面是磁場B與線圈平面S垂直,在中性面上磁通量Φ=BS是最大的,磁通量的變化率(也就是電動勢e)等于0,電流i=0,通過中性面時,電流方向發生改變,這是中性面的特點。
平行面指的是磁場B與線圈平面S平行的時候,我們稱之為平行量,在平行面Φ最小等于0,磁通量的變化率也是最大的,電動勢e最大,Em=NBSω。
平均值
最後我們來說一下平均值,E、I、U上面加一小橫線的是平均。
在做題的時候,經常求通過導體橫截面的電量,一般的情況下要使用平均值。
電動勢的平均值可以由法拉第電磁感應定律,E=NΔΦ/Δt,電流的平均值I=E/R r,
電流的定義是指的是單位時間内通過導體橫截面的電量,I=Δq/Δt,
由此就可以推導出q=NΔΦ/R r。
如果是單匝線圈,N=1,内阻r也可以忽略不計的時候,q=ΔΦ/R。
q=ΔΦ/R這個公式不能直接用,需要進行推導,
推導的過程也比較簡單,以上三個公式聯立就可以推導出來。
需要說明的是,無論是線框豎直下落,還是水平拉動,還是今天我們講的繞軸轉動,隻要求通過導體橫截面的電量的時候,都可以使用這個公式:q=ΔΦ/R,再提醒一下這個公式,不能直接使用,需要進行推導。
我們今天的分享内容比較多,講了交流電的四個值:最大值,有效值,瞬時值和平均值,同學們要把筆記整理一下。
今天的分享就到這裡,謝謝大家,我們明天見。
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