溫-高中物理-2第五章交變電流知識(shí)點(diǎn)

1、第五章 :交變電流一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生 : 線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的瞬時(shí)值 :I= I msin t峰值 :I m= nsB /R描有效值 :II m / 2述交周期和頻率的關(guān)系 :T=1/ f圖像：正弦曲線變電感對(duì)交變電流的作用：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻電電容對(duì)交變電流的作用：通交流、阻直流，通高頻、阻低頻流應(yīng)原理：電磁感應(yīng)用變變壓比： U1 /U 2=n1/n 2壓只有一個(gè)副線圈： I1 /I 2=n2/n 1器變流比：有多個(gè)副線圈： I1n1= I2n2= I3n3=功率損失： P損（P ）2 R線電能的輸送UP R線電壓損失： U 損U遠(yuǎn)距離輸電方式：高壓

2、輸電二、重、難點(diǎn)知識(shí)歸納1交變電流產(chǎn)生( 一 ) 、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。如圖5-1所示（ b）、（ c）、（ e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如iiiiiotoot d oottt( a )( b )c )( d )(e )(知識(shí)點(diǎn)大全圖（ b）所示。而（a）、 (d)為直流其中（ a）為恒定電流。（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。(1)、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。(2)、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一

3、位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(3)、規(guī)律：從中性面開始計(jì)時(shí)，則e=NBS sin t 。用 m 表示峰值NBS 則 e= msin tem。在純電阻電路中 ,電流 I=sin t=I msin t，電壓 u=U msin tRR2、表征交變電流大小物理量(1)瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值用小寫字母 x 表示， e i u(2)峰值：即最大的瞬時(shí)值。 大寫字母表示， Um m m m= nsB= / Rmm注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為 m=NBS ，即僅由匝數(shù) N，線

4、圈面積 S，磁感強(qiáng)度 B 和角速度 四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。(3) 有效值：a、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量b、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。c、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是 =mI= I mU= U m 。222注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有 =m， U= U m II m 的關(guān)系，非正弦（或222余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等圖 5-1 圖15 1知識(shí)點(diǎn)大全的方波電流， 其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m。e、交流用

5、電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。f 、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。(4) 峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來說，其有效值是一定的。而平均值是由公式n確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來決定，在不同的t時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小n 2Bs2nBs

6、為，而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。在計(jì)算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功T2率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值。(5)、表征交變電流變化快慢的物理量a、周期 T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .b、頻率 f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.mc、角頻率 ：就是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.ot2d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系 =2

7、 f=aT( )(6) 、疑難辨析m交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值和穿過線圈面積的磁通量的變化率ot成正 比。當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈磁通量也是按( )b1 2圖 5正弦（或余弦） 規(guī)律變化的， 若從中性面開始計(jì)時(shí)，t=0 時(shí)，磁通量最大， 應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零 （切線斜率為零） ，t= T 時(shí)，磁通量為零， 此刻變化率最大 （切線斜率最大） ，4因此從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖17-2 所示分別是 = mcos t 和 e= msin t。3、變壓器（ 1）變壓器的構(gòu)造：原線圈、副線圈、鐵心（ 2）變壓器的工作原理在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相

8、感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。（ 3）理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。（ 4）理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系：U 1/U2= n 1/n 2說明：對(duì)理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有U 1U 2U 3 =。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鱪1n2n3的磁通量全部集中在鐵心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。（ 5）理想變壓

9、器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I 1/I 2 = n 2/n 1（適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器）說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I 1= U2I 2+U3I 3 +U4I 4+再根據(jù)U2= n2 U1U3= n3U1U4= n4U 4可得出：n1n1n1n1I 1=n2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+（ 6）注意事項(xiàng)圖 17-2知識(shí)點(diǎn)大全（ 1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比( n1)確定以后 ,其輸出電壓 U2是由輸入電壓U1 決定的 (即U2 = n2n2U1)但若副線圈上沒有負(fù)載

10、, 副線圈電流為零輸出功率為零, 則輸入功率為零 ,原線n1圈電流也為零,只有副線圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1= n2 I2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（ P 入 =P 出 ）所以說：變壓器上的電n1壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。4、電能的輸送(1)輸送電能的過程:輸送電能的過程如下所示：發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線降壓變壓器用電單位。(2). 高壓輸電的道理思路：輸電導(dǎo)線（電阻）發(fā)熱損失電能減小損失。輸電要用導(dǎo)線，導(dǎo)線當(dāng)然有電阻，如果導(dǎo)線很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線很長(zhǎng)，電阻大不能忽略。電流通過很長(zhǎng)的導(dǎo)線要發(fā)出大量的熱，所以，輸電時(shí)，必須設(shè)法減小導(dǎo)線發(fā)熱損失。由焦耳定律Q=I2Rt，減小發(fā)熱 Q 有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線電阻 R，三是減小輸電電流 I。第一種方法等于停電，沒有實(shí)際價(jià)值。第二種方法從材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)三方面來說都有實(shí)際困難。適用的超導(dǎo)材料還沒有研究出來。排除了前面兩種方法，就只能考慮第三種方法了。從焦耳定律公式2Q=I Rt 可以看出，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一。所以說要減小電能的損失，必須減小輸電電流。但從另一方面講，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。根據(jù)公式 P=UI，