高中物理 交变电流 知识点归纳.docx

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高中物理 交变电流 知识点归纳
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，如图所示分别是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】如图所示，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）周期内通过R的电量为多少
解析： ΔΦ=BSsinωt ω=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
（6）周期内通过电阻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的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为，那么当线圈转过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，线圈内电阻为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，再按照内外电阻之比求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、最大值或瞬时值。
⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Q。一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。
感抗与容抗

电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗(XL)来表示：XL=2πf L
此式表明线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的作用就越大，感抗也就越大。自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用，自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用.

电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗(XC)来表示：.
此式表明电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，容抗也就越小。由于电容大的电容器对频率高的交流电流有很好的通过作用，因而可以做成高频旁路电容器，通高频、阻低频；利用电容器对直流的阻止作用，可以做成隔直电容器，通交流、阻直流。
1、粒子在电场磁场中运动
【例6】如图所示，两块水平放置的平行金属板板长L = ，板距为d = 30cm ，两板间有B=、垂直于纸面向里的匀强磁场，在两板上加如图所示的脉动电压。在t = 0 时，质量为m = 2×10-15 Kg、电量为q = 1×10-10C的正离子，以速度v0 = 4×103m/s从两板中间水平射入，试问：
（1）粒子在板间作什么运动画出其轨迹。
（2）粒子在场区运动的时