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正弦式交流电的有效电流的计算

2016-08-04刘大军

中学物理·高中 2016年7期
关键词:交流电正弦电阻

刘大军

家用电路的电流是正弦式电流,关于正弦式交流电的有效值,高中物理教材中也只是给出结论,让学生直接应用.文中笔者给出了正弦式交流电的有效值的推导,也旨在帮助学生更加深刻理解交流电有效值的定义.按照电流有效值的定义:让交流与恒定电流分别通过阻值相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,那么这个恒定电流的电流值就是交流电的有效值.

如图1为正弦式交流电的图象,瞬时电流的表达式为I=I0sin(2πTt).使该电流通过一个电阻为R的定值电阻,电阻的焦耳热公式为Q=I2Rt.

推导一:微分求和法

将[0,T4]时间等分成n份(n为偶数),n→∞.则在这14周期内的焦耳热为

实际上,电流的有效值问题就是电流的瞬时功率在时间上的积累,一切形式电流的有效值都由微积分的数学方法推导得出.高中阶段的学习中,交流电的有效值推导不做要求,只接触到简单形式的电流,计算其有效值比较简单,并且功率和电功也可随即求出.

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