高中物理-交变电流-知识点总结.docxVIP

PAGE PAGE 1 PAGE 3 PAGE 3 PAGE PAGE 2 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。 如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流电，其中图（b）是正弦交流电。而（a）、(d)为直流，其中（a）为恒定电流。本章研究对象都是交流电。 二．正弦交流电的变化规律 正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 俯视图 俯视图 电动势的产生： abbccdda四条边都会切割磁感线产生感生电动势 abcd边在任意时刻运动方向相同，电流方向相反，电动势会抵消； bcda边在任意时刻运动方向相反，电流方向相反，电动势会叠加 ???③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t 三．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 函数 图象 磁通量 Φ＝Φmcosωt ＝BScosωt 电动势 e＝Emsinωt ＝nBSωsinωt 电压 u＝Umsinωt ＝eq\f(REm,R＋r)sinωt 电流 i＝Imsinωt ＝eq\f(Em,R＋r)sinωt ωt是从该位置经t时间线框转过的角度也是线速度V与磁感应强度B的夹角，同时还是线框面与中性面的夹角 当从平行B位置开始计时：则：E=εmcosωt，I＝Imcosωt此时V、B间夹角为（π/2一ωt）． 对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。 感应电动势的峰值仅由匝数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无关。 四．几个物理量 1．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。（t=0） （1）此位置过线框的磁通量最多．此位置不切割磁感线 （2）此位置磁通量的变化率为零（斜率判断）．无感应电动势。E=εmsinωt=0，I＝Imsinωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次． 2．交变电流的最大值： （1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒， （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B平行． （3）最大值对应图中的t1、t3时刻，每周中出现两次． 3．瞬时值E=εmsinωt，I＝Imsinωt代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位， 4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值． （1）正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=I=U=。 注意：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。 （2）伏特表与安培表读数为有效值．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 （3）用电器铭牌上标明的额定电压、额定电流值是指有效值． （4）保险丝的熔断电流指的是有效值 例如生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。 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。 对正弦交流电，其正半周或负半周的平均电动势大小为，为峰值的2/π倍。而一周期内的平均感应电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，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。 5．周期与频率： 表征交变电流变化快慢的物理量，交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz）． 角速度、频率、周期的关系ω=2f= 五．交流电的相关计算 ???(从中性面开始转动) ???(线圈平面跟磁感线平行时) 1在研究电容器的耐压值时只能用峰值． 2在研究交变电流做功、电功率及产生热量时，只能用有效值． 3在研究交变电流通过导体截面电量时，只能用平均值． 4在研究某一时刻线圈受到的电磁力矩时，只能用瞬时值． 疑难辨析 交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。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