高中物理交变电流知识点及练习.doc

产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的 瞬时值: 瞬时值: I=I msinωt 峰值:I m= nsBω/R 有效值: 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线 描 描 述 交变电流 交变电流 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频 电容对 电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频 原理：电磁感应 变压比：U1 原理：电磁感应 变压比：U1/U2=n1/n2 应用 变压器 变压器 只有一个副线圈：I1 只有一个副线圈：I1/I2=n2/n1 有多个副线圈：I1n1= I2n2= I3n3=…… 变流比： 变流比： 电能的输送 功率损失： 功率损失： 电压损失： 远距离输电方式：高压输电 1．交变电流产生 图17-1(一)、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图17-1所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图（b）所示。而（a）、(d)为直流其中（ 图17-1 （二）、正弦交流的产生及变化规律。 (1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 (2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 (3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。用ε表示峰值NBSω则e=εsinωt在纯电阻电路中,电流I=sinωt=Isinωt，电压u=Usinωt 。 2、表征交变电流大小物理量 (1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，Um　　Ｉm　　εm εm= nsBω Ｉm=εm/ R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为ε=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值： a、意义：描述交流电做功或热效应的物理量 b、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= I= U=。 　　注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=，U=的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。 e、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 f、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 (4)峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 　　峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。 　　交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小 为，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。 (5)、表征交变电流变化快慢的物理量 a、周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s . b、频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：ＨZ. c、角频率ω：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s. d、角速度、频率、周期，的关系ω=2f= (6)、疑难辨析 图17-2交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正 比。当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时，t=0时，磁通量最大，φ应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），t=时，磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图17-2所示分别