高中物理交变电流知识点及练习.doc

高中物理交变电流知识点及练习
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:I=I msinωt 峰值:I m= nsBω/R 描述有效值:I?Im/2 周期和频率的关系:T=1/f 图像:正弦曲线交变电感对交变电流的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频电流应用电容对交变电流的作用:通交流、阻直流,通高频、阻低频变压器原理:电磁感应变压比:U1/U2=n1/n2 只有一个副线圈:I1/I2=n2/n1 变流比: 有多个副线圈:I1n1= I2n2= I3n3=…… P2?(R线功率损失:P 损U电能的输送 PR线电压损失:U损?U远距离输电方式:高压输电

(
所示(b)、(c)、(为直流其中(a)
(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εm表示峰值NBSω则e=εmsinωt在纯电阻电路中,
电流I=e?m?sinωt=Imsinωt,电压u=Umsinωt 。 RR
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 ε
εm= nsBωm 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εm=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=?m
2 I=Im
2
Um
2 U=Um2。注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=?m
2,U=I?Im
2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=Im。
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?n??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,?t
其正半周或负半周的平均电动势大小为?n?2Bs2nBs?,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,?T?
2
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ω2?d、角速度、频率、周期,的关系ω=2?f= T
(6)、疑难辨析
始计时,t=0时,磁通量最大,φTt=4
动势的瞬时表达式是正弦函数,如上图17-2所示分别是φ=φmcosωt和e=ε
3、变压器
(1)变压器的构造: 原线圈、副线圈、铁心
(2).变压器的工作原理 msinωt。
在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫做互感现象,互感现象是变压器工作的基础。
(3).理想变压器:磁通量全部集中在铁心内,变压器没有能量损失,输入功率等于输出功率。
(4).理想变压器电压跟匝数的关系:
U1/U2= n1/n2
说明:对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系,不仅适用于