高中物理知识总结-人教版高中物理选修3-2复习素材：交变电流知识点总结.pdf

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选修 3-2 知识点

第五章 交变电流


交变电流
一、交变电流
1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化
2、直流电流：
①大小变化，方向不变化的叫直流
②大小和方向都不随时间变化的叫恒定电流
二、交变电流的产生





中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置(甲）。
①此位置 AB、CD 边的速度方向与磁感线平行，各边都不切割磁感线，故呈
电中性所以叫中性面。
②线圈经过中性面时，Φ最大（B⊥S），但线圈中 E=0，电流 I=0。
因为线圏平面转到中性面瞬间，穿过线圈的磁通量虽然最大，但是，曲线

的斜率为 0，即，磁通量的变化率 t ＝0，感应电动势为 0; : .


E 
t


垂直中性面（乙图）：
①此位置 AB、CD 边的速度方向与磁感线垂直，即两边都切割磁感线。
②此时Φ最小（B//S)，但线圈中的电动势 E 达到最大。I 也最大。感应电
流方向 B 到 A。
因为线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量重为 0，但是曲线的

斜率最大，即磁通量的变化率 t 最大，感应电动势最大。
推论：线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中
性面，电流方向改变两次。
三、交变电流的变化规律
1、感应电动势的峰值和瞬时值为：e=E sinωt(从中性面开始计时)
m
①e 叫做感应电动势的瞬时值。
②W 是发电机线圈转动的角速度。
③E 表示感应电动势可能达到的最大值, 叫做电动势的峰值，大小为
m
E  NBSw
m 。
2、感应电流和电压的峰值和瞬时值
感应电流的瞬时值为 i=I sinωt。
m
E
I  m
感应电流的峰值为: m R  r
电压的瞬时值为 u=U sinωt
m : .
电压的峰值 U =I R
m m
3、交变电流的图像
4、交变电流的种类
(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
5、交流发电机
（1）发电机的基本组成：
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）
②用来产生磁场的磁极
（2）发电机的基本种类：
①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）
②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。


描述交变电流的物理量
一、周期和频率
1、 周期：
交变电流完成一次周期性变化所需的时间。符号是 T，单位为 S。
2、频率:
交变电流一秒内完成周期性变化的次数。符号是 f，单位为 Hz。
1
f
3、关系： T : .
4、根据三角函数的知识：W=2πf
二、峰值和有效值
1、峰值（E 、I 、U ）
m m m
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以
用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。
2、电容器的耐压值——指能够加在它两端的最大电压
电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器可能被击
穿。
3、有效值
根据电流的热效应来规定，让交流和恒定电流分别通过大小相同的电
阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是 I、
电压是 U，我们就把这 I、U 叫做这个交流的有效值。如：

4、正
弦交流电的有效值与峰值的关系
I U
I  m  0 . 707 I U  m  0 .707 U
m 2 m
2 ，
注意:（1）各种使用交变电流的电器设备铭牌上所标明的额定值均为有效
值 。
（2）交流电表(电压表或电流表)所测值为有效值。
（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。
（4）没有特别说明的交变电流数值都指有效值。
三、相位 : .
1、交变电流的表达式 U＝U sin(ωt＋φ)，正弦符号“sin”后面的量，即ω
m
t＋φ，称为交变电流的相位。
2、初相位：t=0 时交变电流的相位。


电感和电容对交变电流的影响
前言：电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
一、电感器对交变电流的阻碍作用
1、电感对直流电没有阻碍作用，交流电有阻碍作用。
简单记为：通直阻交、通低频、阻高频
2、电感线圈对交流电的阻碍作用的大小用感抗表示。
3、影响感抗大小的因素

线圈的自感系数越大，交变的频率越高，电感对交流的阻碍作用就越
大，也就是感抗越大。公式表示为：
X  2  fL
L
直流电，可以看成 f=0（频率很低）的交变电流，这时感抗X =0、所
L
以可以通过；当 f 很大时，感抗 X 不为 0，阻碍电流通过，所以对高频电
L
流起阻碍作用。
1、电感在生产科技中的应用：
①低频扼流圈：对低频交流电有很大的阻碍作用。
②高频扼流圈：对高频交流电有很大的阻碍作用。 : .
二、交变电流能够通过电容器
1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，故只有在通
电的瞬间有短暂电流。
2、电容通交流：实际上也并没有电荷通过电容器的两个极板间的绝缘介质，
但当交流电压升高时，对电容器充电，有充电电流，而当交流电压降低时，
电容器放电，有放电电流。如此交替进行。



三、电容器对交变 电流的阻碍作用
1、电容对直流电有阻碍作用，交流电没有有阻碍作用。
简单记为：通交阻直、阻低频，通高频
2、电容对交流电的阻碍作用的大小用容抗表示。
3、影响容抗大小的因素

电容越大，交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越
大，容抗越小。用公式表示为：
1
X 
C 2  fC

4、电容器与用电安全：为了确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都
应该接地。
: .

变压器

变压器就是改变交流电压的设备。
一、变压器的原理
1、变压器的构造
（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）
（2）原线圈（与电源连接）：其匝数用 n 表示
1
（3）副线圈（与负载连接）：其匝数用 n 表示
2
（4）输入电压：U ; 输出电压：U
1 2




2、变压器的原理
（1）互感现象是变压器工作的基础。
（2）从能量角度分析：
原线圈：输入的电能 交变磁场能
副线圈：交变磁场能 输出的电能
没有铁芯，大部分磁感线都流失在线圈外，故传输电能的效率太差；
而铁芯存在，使绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电
能的效率。
3、理想变压器 : .
如果工作时变压器的磁通量的漏失和能量损失忽略不计，副线圈的输