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第三章 交变电流与远距离输电
1.交变电流的特点
教学目标
CONTENT
01
02
03
掌握交流电峰值和有效值的概念
掌握交变电流的周期和频率
理解交变电流的定义
新课引入
直流电源产生直流电流，交流电源产生交变电流。这两种电流各有什么特点 如何描述交变电流 本节我们将先通过实验认识两种电流的特点，然后学习描述交变电流特征的物理量。
实验与探究：
观察电压的图像
直流电流和交变电流
一
知能提升
2.交变电流(AC):　大小和方向 随时间做周期性变化的电流,简称交流电。
1.直流电流(DC):　方向 不随时间变化的电流。
交变电压随时间变化的图像
迷你实验室：
通交变电流的灯丝在磁场中的抖动
灯丝中的电流方向周期性变化，所受安培力方向周期性变化，所以灯丝在抖动。
交变电流的周期和频率
二
知能提升
1.周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2.频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
3.关系：
4.不同国家和地区电的频率标准不同。
5.正弦式交变电流：电流的大小和方向随时间按正弦规律变化。
t
i
O
(1)正弦交流电
(2)示波器中的锯齿波扫描电压
(3)电子计算机中的矩形脉冲
(4)激光通信中的尖脉冲
6.交变电流并不都是按照正弦规律变化的。电力系统中应用的大多是正弦式电流，在电子技术中也常遇到其他形式的交流，如乙丙丁
用示波器观察几种交变电流的波形图
交变电流的最大值和有效值
三
知能提升
i/mA
0.5
t/s
-0.5
1.峰值：电流或电压所能达到的最大值。
O
电容
耐压值（最大值）
电容器的耐压值
电容器的耐压值要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
思考与讨论：
如图所示的电流通过一个R=1 Ω的电阻，它不是恒定电流。
1.怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量
Q交=I12Rt1+I22Rt2+ I32Rt3+I42Rt4 =2.8J
2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大
Q直=I直2Rt=2.8J
i/A
t/s
1
-2
-1
2
0
1
0.5
等效替代交流电计算热量
2.有效值：
（1）定义：根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
（2）理论计算表明：正弦交流电的有效值与最大值的关系：
t
i
im
-im
t
e
Em
-Em
O
O
说明：
1.以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；
2.交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；
3.交流电流表和交流电压表的读数是有效值;
4.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
平均值：
2.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。
1.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
=
q=
交流与拓展：
电流名称 电流图线 有效值
正弦式交变电流 I=
正弦半波电流　 I=
正弦单向脉冲电流 I=
矩形单向脉冲电流 I=
非对称矩形脉冲电流 I=
Im
典例精析
i/A
+10
-10
0.05
0.1
0.15
0.2
例1：如图是一个按正弦函数规律变化的交变电流.请根据图像求出它的周期、频率、最大值和有效值.
解析:由图像可知:
T=0.2s 根据 f=1/T 得: f=5Hz
有效值:
最大值:
t/s
0
解析:根据电流的热效应先计算电流的有效值．
例2：通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为(　　)
A．12 V　　　　 B．4V
C．15 V D．8V

由0.12R×0.4×2＋0.22R×0.1×2＝I2R×12，
可得有效值I＝ A，
电压有效值U＝IR＝4 V
课堂小结
一、 直流电流与交流电流
二、 交变电流的周期和频率
三、 交变电流的最大值和有效值
跟踪练习
1.下列表示交变电流的有（ ）
i
i
t
t
i
t
(A)
(B)
(C)
(D)
O
O
O
O
t
(E)
O
t
e
u
解析：根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小。CE正确。
CE
2．如图所示的(a)、(b)两图分别表示两个交变电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的(　　)
A．有效值
B．频率　　　
C．最大值
D．均不一样
解析:图a中电压的最大值为2V，有效值为V ＝ V,图b中电压的最大值和有效值均为2V，图a中交变电压周期为0.4s，图b中交变电压的周期为0.4s
BC
3．如图所示，是一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值．
解析:在一个周期(T＝0.2 s)内，该交变电流通过一电阻R产生的热量：Q′＝I12Rt1＋I22Rt2＝(4)2R×0.1＋(－3)2R×0.1＝5R
在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量Q＝I2RT＝0.2I2R.
由Q＝Q′得，0.2I2R＝5R，解得I＝5 A
本节内容结束

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