高中物理总复习：高二下《交流电》讲义A4.docVIP

高二物理下册——交流电 【一?交变电流的产生和变化规律：】 1、交变电流：(1) 定义: 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流. (2) 特例:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流,正弦式电流的图像是正弦曲线,我国城镇使用的 交变电流都是正弦式电流. 2、正弦式电流的产生和规律 (1) 产生:如图所示,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线的 轴匀速转动,线圈中就会产生正弦式电流. 甲:线圈中没有电流 乙:电流从a流向b 丙:线圈中没有电流 丁:电流从b流向a 戊:线圈中没有电流 (2) 中性面:平面线圈在匀强磁场中旋转,当线圈平面垂直于磁感线时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感 应电动势,这个位置叫做中性面.如图中甲?丙?戊线圈所在平面即是. 中性面的特点是: ① 线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零. ② 线圈经过中性面时,内部的电流方向要发生改变. 3、规律: n匝面积为S的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,从中性面开始计时,其函数形式为 e=nBSωsinωt,用Em表示感应电动势的峰值,图像如图所示,则有感应电动势大小:e=Emsinωt, 电流大小:i=e/R=Em/Rsinωt=Imsinωt,电压大小:u=Umsinωt. 4、表征交变电流的物理量 (1) 瞬时值：正弦式交变电流的电动势和电流随时间的变化而变化,不同的时刻有不同的值,叫做交变电流 的瞬时值,变化规律为e=Emsinωt,i=Imsinωt,用小写的字母表示. (2) 最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最大值,也称峰值,反映的是交变电流大小的变化范围, 当矩形线圈转到与磁感线平行时出现.其表达式用大写字母加脚标表示,瞬时值与最大值 的关系为-Em≤e≤Em,-Im≤i≤Im. (3) 有效值：① 定义: 如果让交流电流和直流电流分别通过同样的电阻,在同一时间内产生的热量相同, 这个直流电流的数值就称为该交流电流的有效值. ② 正弦式电流的最大值和有效值的关系为: (4) 周期和频率：① 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量. ② 周期T: 交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒(s).周期越大,交变电流变 化越慢,在一个周期内,交变电流的方向变化两次. ③ 频率f: 交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号为Hz.频率越大, 交变电流变化越快. 【二、电感和电容对交流电的作用：】 1、电感对交变电流的阻碍作用：关系式为：XL =2πf L 此式表明线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的作用就越大，感抗也就越大。 自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用，自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用. 2、容器对交变电流的阻碍作用：关系式为：. 此式表明电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，容抗也就越小。 由于电容大的电容器对频率高的交流电流有很好的通过作用，因而可以做成高频旁路电容器，通高频、 阻低频；利用电容器对直流的阻止作用，可以做成隔直电容器，通交流、阻直流。 【三、变压器?远距离输电：】 1、电压关系: (输出电压由输入电压和匝数比决定,与用电器的电阻大小以及有无其他副线圈无关). 2、功率关系: P入 = P出或 I1U1 = I2U2+I3U3+…+InUn. 3、电流关系: I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn,当只有一个副线圈时I1n1=I2n2. 4、远距离输电：(1) 问题: 电能的损失和电压的损失. (2) 关键: 减少输电线上电能的损失,P损=I2R线. (3) 方法: ① 减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料,加大导线的横截面积; ② 提高输电电压,减小输电电流. 【四、特别提醒：】 1、中性面：当线圈平面转动至垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，感应电动势为零，即线圈中没有 感应电流，这个特定位置叫做中