高中物理《交变电流》知识点总结

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1、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17     

2、       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＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωtωt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17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

3、=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

4、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

5、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。17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

6、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)   17   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

7、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、

8、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