交流電是指電流大小和方向隨時間作周期性變化的電流,在一個周期內(nèi)的運行平均值為零。不同于直流電,它的方向是會隨著時間發(fā)生改變的,而直流電沒有周期性變化。
注意:正弦交流的有效值和峰值之間具有
的關(guān)系,非正弦(或余弦)交流無此關(guān)系,但可按有效值的定義進行推導(dǎo),如對于正負半周最大值相等的方波電流,其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I。
④交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值;交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。
⑤在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。
(4)峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別
峰值是交流變化中的某一瞬時值,對純電阻電路來說,沒有什么應(yīng)用意義。若對含電容電路,在判斷電容器是否會被擊穿時,則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。
交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的,對于一個確定的交流來說,其有效值是一定的。而平均值是由公式
確定的,其值大小由某段時間磁通量的變化量來決定,在不同的時間段里是不相同的。如對正弦交流,其正半周或負半周的平均電動勢大小為
,而一周期內(nèi)的平均電動勢卻為零。在計算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時,只能用有效值,而不能用平均值。在計算通過導(dǎo)體的電量時,只能用平均值,而不能用有效值。
在實際應(yīng)用中,交流電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值,交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值,解題中,若題示不加特別說明,提到的電流、電壓、電動勢時,都是指有效值。
2、表征交變電流變化快慢的物理量
(1)周期T:電流完成一次周期性變化所用的時間。單位:s
(2)頻率f:一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位:Hz
(3)角頻率ω:就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位:rad/s
(4)角速度、頻率、周期的關(guān)系:
3、疑難辨析
交流電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正比。當線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,線圈磁通量也是按正弦(或余弦)規(guī)律變化的,若從中性面開始計時,t=0時,磁通量最大,φ應(yīng)為余弦函數(shù),此刻變化率為零(切線斜率為零),時,磁通量為零,此刻變化率最大(切線斜率最大),因此從中性面開始計時,感應(yīng)電動勢的瞬時表達式是正弦函數(shù),如圖所示分別是
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