加载中…高中物理选修3-2——交变电流 知识点总结
(2012-06-16 10:05:59)
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中学物理交变电流知识点教育 |
分类： 中学物理（按章）总结 |
高中物理选修3-2——交变电流
一、交变电流
1、交变电流：强度和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、产生原理：矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5—1所示，产生正弦（或余弦）交流电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。
图5—1
3、变化规律：
（1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面。
图5—2
线圈平面位于中性面位置时，如图5—2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零。因此，感应电动势为零
当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时）如图5—2（C）所示，穿过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。因此，感应电动势值最大。
（伏）
（2）感应电动势瞬时值表达式：
若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：（伏）如图5—2（B）所示。
感应电流瞬时值表达式：（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：
（伏）如图5—2（D）所示。感应电流瞬时值表达式：
（安）
二、描述交变电流的物理量
1、瞬时值、最大值和有效值：
正弦（或余弦）交流电电动势的有效值和最大值
的关系为：
交流电压有效值；
交流电流有效值
。
注意：通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电器上说明的耐压值是指最大值。
2、周期、频率和角频率
关系：周期和频率互为倒数，即。
常识：我国市电频率为50赫兹，周期为0.02秒。
：
交流电的图象：
图象如图5—3所示。
图象如图5—4所示。
3.正弦交变电流的函数表达式
u=Umsinωt
i=Imsinωt
三、电感和电容对交变电流的影响
1、电感对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用感抗表示。
低频扼流圈，线圈的自感系数Ｌ很大，作用是“通直流，阻交流”；
高频扼流圈，线圈的自感系数Ｌ很小，作用是“通低频，阻高频”．
2、电容对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用容抗表示
耦合电容，容量较大，隔直流、通交流
高频旁路电容，容量很小，隔直流、阻低频、通高频
四、变压器
1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。
理想变压器的效率为1，即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5—6），原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。
即
因为有，因而通过原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。
即
2、理想变压器各物理量的决定因素
输入电压U1决定输出电压U2，输出电流I2决定输入电流I1，输入功率随输出功率的变化而变化直到达到变压器的最大功率（负载电阻减小，输入功率增大；负载电阻增大，输入功率减小）。
3、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流的关系
U1:U2:U3:…=n1:n2:n3:…
因为，即
，所以变压器中高压线圈电流小，绕制的导线较细，低电压的线圈电流大，绕制的导线较粗。
上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬时值。
4、电压互感器和电流互感器
电压互感器是将高电压变为低电压，故其原线圈并联在待测高压电路中；电流互感器是将大电流变为小电流，故其原线圈串联在待测的高电流电路中。
5、解决变压器问题的常用方法
思路1
思路2
思路3
思路4
（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.
（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.
（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+…；②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为：
U1P1
思路5 ”型变压器时有
ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt，
此式适用于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的情况.
五、电能的输送
由于送电的导线有电阻，远距离送电时，线路上损失电能较多。
在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下，提高送电电压，减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。
线路中电流强度I和损失电功率计算式如下：
注意：送电导线上损失的电功率，不能用求，因为
不是全部降落在导线上。
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