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【高中物理】交变电流知识点总结,考前必过一遍!
一、交流电的产生和变化规律
1、交变电流:
大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流。
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。
2、正弦交流的产生及变化规律
1.产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产
生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。
2.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。
这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线
圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。
3.规律:
(1)函数表达式:从中性面开始计时,则e=NBSωsinωt。
用εM表示峰值εM=NBSω,则e=εMsinωt在纯电阻电路中,电流I=sinω
t=Isinωt,电压u=Usinωt。
4.交流发电机
(1)发电机的基本组成:
①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)
②用来产生磁场的磁极
(2)发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)
②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)
无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子
二、表征交变电流的物理量
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x表示,eiu
(2)峰值:即最大的瞬时值,用大写字母表示,UIε
mmm
ε=nsBω
m
I=εm/R
m
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ε=NBSω,即仅由匝数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都是无关的。
(3)有效值:
①意义:描述交流电做功或热效应的物理量
②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。
③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,其
热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大
值。即I=I。
④交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;交流电流表和交流电压
表的读数是有效值。
对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
⑤在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
(4)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。
交流的有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的交流来说,其有效值是
一定的。
而平均值是由公式确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来
决定,在不同的时间段里是不相同的。
如对正弦交流,其正半周或负半周的平均电动势大小为,
而一周期内的平均电动势却为零。
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。
在实际应用中,交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,
交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值。
解题中,若题示不加特别说明,提到的电流、电压、电动势时,都是指有效
值。
2、表征交变电流变化快慢的物理量
(1)周期T:电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s
(2)频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:Hz
(3)角频率ω:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。
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