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首页 高中物理知识 交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值 试题正文
  • 计算题
    （16分）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈）

    （1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
    （2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
    （3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计）

    本题信息：物理计算题难度一般 来源:未知
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本试题 “（16分）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两...” 主要考查您对

交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值

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  • 交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值

交变电流的物理量：

峰值（最大值） 概念 峰值是指最大的瞬时值，通常用表示
获得方法 最大值可由图像获得，可由瞬时值表达式i 获得，也可通过关系式来计算
应用环境 当考虑某些电学元件(电容器、晶体管等) 的击穿电压(耐压值)时，指的是交变电流的最大值
有效值 概念 有效值是根据电流的热效应定义的一个等效概念：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流电的有效值。有效值通常用大写字母I、U、E表示
获得方法 对于正弦式交变电流有：

对于非正弦式交变电流，可利用有效值的定义来计算其有效值
对纯电阻电路以下各式仍成立
应用环境 当计算某时间内的功率、产生的热量、电流做的功等问题时需使用有效值
备注 ①提到交变电流，在没有特别说明时都是指有效值。
②交流电气设备上，标出的额定电压、额定电流都是有效值。
③交流电表显示的示数是有效值。
④计算电功、电热时需用有效值。
⑤保险丝的熔断电流是指有效值。
⑥在半个周期的整数倍时间内有最大值，最大值等于有效值的倍。
⑦四分之一周期内峰值等于有效值√2倍的条件是计时起点对应的瞬时值为零或峰值。
⑧小于四分之一周期内有效值不等于峰值的
平均值 概念 交变电流的电学量对时间的平均，通常用符号表示
获得方法
对于纯电阻电路：
应用环境 在计算某段时间内通过导体横截面的电荷量时需用平均值

知识拓展：

1．交变电流的平均值和最大值的联系闭合线圈绕垂直于匀强磁场的转动轴匀速转动时，可产生正、余弦交变电流，以电动势为例，二者联系如下表所示：

2. 几种典型电流的有效性：

3. 中性面：


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