高三物理交变电流人教版知识精讲.docVIP

高三物理交变电流人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 交变电流 二. 知识结构： 三. 知识要点： （一）正弦交流电的产生 1. 交变电流的产生及变化规律 （1）交变电流：强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。 （2）正弦交流电的变化规律 ① 中性面的特点：穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零。 线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。 ② 变化规律 电动势 电压 电流（中性面为计时零点） 2. 表征交变电流的物理量 （1）正弦交变电流瞬时值： 交变电流随时间而变化，不同时刻对应的值，叫交变电流的瞬时值。 *瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。 （2）正弦交流电的最大值（峰值） 交变电流在一个周期内所能达到的最大值，称为正弦交流电的最大值。 * 当线圈平面与磁感线平行时，交流电动势处于峰值。 此时 （3）正弦交流电的有效值 交流的有效值是根据电流的热效应来规定的。 让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫这一交流的有效值。 注意： ① 正弦交流电有效值和最大值之间的关系 ② 在交变电路中交流电流表，交流电压表的示数为交流的有效值。 ③ 用电器的额定电压，额定电流均指交流的有效值。 即：交流功率，I、U为有效值。 ④ 用电器铭牌上标的值为有效值。 （4）平均值 交流的平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围面积的代数和跟时间的比值。 对正弦交变电流在一个周期内的平均值为零。 *在计算交流通过导体产生的热量和电功率以及确定熔断器的熔断电流时，只能用交流的有效值。 计算通过导体的电量时，只能用交流的平均值。 （5）周期和频率 周期T：指交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。 频率：是交变电流在内完成周期性变化的次数 *我国正弦交变电流的周期是，频率是，每秒内电流方向改变100次。 正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度 3. 正弦交流电的瞬时表达式 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴做匀速转动时，线圈中产生随时间按正弦规律变化的感应电动势。 如图，线圈从中性面开始以角速度旋转，经过时间转过角度，它们产生的感应电动势同向相加，则线圈a、b两边切割磁感线产生的感应电动势 若线圈为N匝， （S为线圈的面积，为线圈与中性面的夹角） 4. 正弦交变电流的变化规律 （二）电感和电容对交变电流的影响 1. 感抗 （1）电感对电流阻碍作用的大小，用感抗表示 其中L为自感系数，为交变电流频率。 （2）说明：感抗不仅与线圈的自感系数有关，还与交变电流的频率有关，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。 感抗的成因：因为交变电流的大小和方向随时间周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍电流的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用，这就是感抗。 2. 容抗 （1）电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗来表示 其中为电容器的电容，为交变电流频率 （2）说明：电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。 容抗的成因：电容器接入交变电流电路后，极板上的电荷形成了二极间的电压，这电压和电源相反，从而产生了对交变电流的阻碍作用即形成了容抗，电容不仅存在于成形的电容器中，也存在于电路的导线、元件及机壳间。当交流电频率很高时，电容的影响会很小。 3. 低频扼流圈和高频扼流圈 （三）变压器及电能的输送 1. 变压器 由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成，变压器是根据电磁感应的原理来改变交流电的电压。 原线圈由于电流的变化产生自感电动势，相当于用电器。 副线圈由于线圈内磁通量变化产生感应电动势，相当于电源。 2. 理想变压器 我们把铁芯不漏磁，即磁通量全部集中在铁芯中，没有能量损失。即原副线圈无电阻，无热损耗，空截时原线圈电流趋于零，有负荷时变压器的输出功率等于输入功率的变压器叫做理想变压器。 与电源连接的线圈叫原线圈（也叫初级线圈）与负载连接的线圈叫副线圈（也叫次级线圈） 四. 规律技巧 1. 交流有效值的计算 2. 电感、电容对交流的作用 3. 判定理想变压器各物理量之间变化的决定因素 4. 远距离输电减小电能损失的方法 【典型例题】 [例1] 通过某电阻的周期性交变电流的图象如下图。求该交流电的有效值I。 分析与解答： 该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2= －6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有： I 2RT=I12Rt1+ I22Rt2 带入数据计算得：I=3A [例2] 如下图所示为交流