高中物理 交变电流 知识点归纳.doc

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交变电流
一．交流电：
大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电。
如下图〔b〕、〔c〕、〔e〕所示电流都属于交流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。假设从中性面开场计时，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〕，因此从中性面开场计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如下图分别是φ=φcosωt和e=εsinωt。从图象中我们可以看到，φ和e其中一个取最大值的时候，另一个必定为0。
一、关于交流电的变化规律
【例1】如下图，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：
〔1〕转动过程中感应电动势的最大值．
〔2〕由图示位置〔线圈平面与磁感线平行〕转过600时的即时感应电动势．
〔3〕由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势．
〔4〕交流电电表的示数．
〔5〕转动一周外力做的功．
〔6〕周期通过R的电量为多少.
解析：ΔΦ=BSsinωtω=2π/T=θ/Δt
〔1〕感应电动势的最大值，εm＝NBωS＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V
〔2〕转过600时的瞬时感应电动势：e＝εmcos600=3．14×0．5 V＝1．57 V
〔3〕通过600角过程中产生的平均感应电动势：=NΔΦ/Δt=2．6V
〔4〕电压表示数为外电路电压的有效值： U=·R＝×=1．78 V
〔5〕转动一周所做的功等于电流产生的热量 W＝Q＝〔〕2〔R十r〕·T＝0．99J
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〔6〕周期通过电阻R的电量Q＝·T＝T＝＝0．0866 C
【例2】交流发电机在工作时产生的电压流表示式为，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压流的变化规律变为〔〕
A． B． C． D．
二、表征交流电的物理量
【例3】. 交流发电机的转子由B平行S的位置开场匀速转动，，则当线圈转过30°时交流电压的即时值为______V。
【例4】.右图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。
【答案】 I=A
【例5】.交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R的电荷量q为多少.⑵R上产生电热QR为多少.⑶外力做的功W为多少.
分析：⑴由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。
⑵求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照外电阻之比求R上产生的电热QR。。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时