高二物理 交变电流

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1、高二物理交变电流专题【本讲教育信息】一.教学内容交变电流的产生和变化规律表征交变电流的物理量电感和电容对交变电流的影响变压器电能的输送二.重点、难点1、掌握描述交变流电的物理量、图像及变化规律。重点理解有效值的概念。2、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关．3、理解交变电流能通过电容器，理解为什么电容器对交变电流有阻碍作用．知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关．4、知道变压器的构造，知道互感现象是变压器的工作基础

2、．知道什么是理想变压器，掌握理想变压器的原、副线圈的电压与匝数的关系，并能应用它分析解决问题．5、掌握理想变压器中电流与匝数、功率的关系，并能应用它分析解决问题．知道常见的几种变压器．三．知识点精析（一）交变电流基本概念1、交变电流的产生和变化规律电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。大小改变方向不变的电流不是交流。交变电流的变化规律矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：（线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用）。（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、

3、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。这时线圈平面所处的位置叫中性面。中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。（4）当线圈再转过900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图

4、（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。小结：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次。2.线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为L，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为，从中性面开始计时，经过时间t

5、。线圈转动的线速度为，转过的角度为，此时ab边线速度v与磁感线的夹角也等于，此时ab边中的感应电动势为同理，cd边切割磁感线的感应电动势为：就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即，这时感应电动势最大值感应电动势的瞬时表达式为可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式：感应电流瞬时值表达式这种

6、按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流。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，应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），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（a）（b）所示分别是和。3.交流电的图像：交流电的变化规律还可以用图像来表示，由前面的甲图中线圈转动过程中电动势和电流变化情况，在直角坐标系中，横轴表

7、示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流i）。如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图（b）所示。而（a）（d）为直流，其中（a）为恒定电流。（二）交变电流基本概念1.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，用小写字母表示，、表示电压，表示电流。（2）最大值：即最大的瞬时值，用大写字母表示，如、、。，。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，，即仅由

8、匝数N，线圈面积S，磁感强度和角速度四个量决定。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：物理意义：描述交流电做功或热效应的物理量。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。正弦交流的有效值与峰值之间的关系是：。注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有，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，