二、 对交变电流的四值比较
1.交流电的最大值: εm=BωS 当为N匝时
(1) ω是匀速转动的角速度,其单位一定为弧度/秒,nad/s
(2) 最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B在同一直线上.
(3) 最大值对应图12-3中的t1、t3时刻,每周中出现两次.
2.瞬时值交变电流某一时刻的值,瞬时值是时间的函数,不同时刻,瞬时值不同e=εmsinωt, i=Imsinωt代入时间即可求出.过写瞬时值时,不要忘记写单位,如εm=220 V,ω=100π,则e=220 sin100πtV,不可忘记写伏,电流同样如此.
3.有效值:为了度量交流电做功情况人们引入有效值,它是根据电流的热效应而定的.就是分别用交流电,直流电通过相同阻值的电阻,在相同时间内产生的热量相同,则直流电的值为交流电的有效值.
(1) 有效值跟最大值的关系εm= U有效,Im= I有效
(2)伏特表与安培表读数为有效值.
(3) 用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值.
4.平均值:交变电流的平均值是交变电流图象中波形与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值.其数值可以用 计算.
某段时间内的交变电流的平均值不等于这段时间始、终时刻瞬时值的算术平均值.例在0~ 内, .
注:如何应用交变电流的四值?
①在研究电容器的耐压值时只能用峰值.
②在研究交变电流做功、电功率及产生热量时,只能用有效值.
③在研究交变电流通过导体截面电量时,只能用平均值.
④在研究某一时刻线圈受到的电磁力矩时,只能用瞬时值.
另外,各种交流电表指示的电压、电流和交流电器上标注的额定电流、额定电压,指的都是有效值.与热效应有关的计算,如保险丝的熔断电流等都必须用有效值.要搞清正(余)弦交流电有效值与最大值的关系,另外对特殊交流电(如方波交流电)的有效值与最大值的关系能根据有效值的定义进行计算.在交流电路中欧姆定律同样适用.
【例2】(09年福建卷)16.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0,则外接一只电阻为95.0的灯泡,如图乙所示,则
A.电压表v的示数为220V
B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
解析:A选项:电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值Em= V,有效值E=220V,灯泡两端电压,A错
B选项:由图像知T=0.02S,一个周期内电流方向变化两次,可知1s内电流方向变化100次,B错
C选项:灯泡的实际功率,C错
D选项:电流的有效值,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为,D对。
答案:D
名师点评:此题不仅考查了交流电四值的应用,还考查了交变电流的产生过程,这些都是基本知识同学们一定要夯实基础。
【感悟高考真题】