高中物理竞赛教程(电磁学)_第5讲_交流电.pdfVIP

第五讲 交流电 §5。1、基 本 知 识 5．1．1、交流电的产生及变化规律 如图5-1-1所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动，闭合电路中产生交流电。 ωt 如果从线圈转过中性面的时刻开始计时，那么线圈平面与磁感应强度方向的夹角为 ， 如图5-1-2所示 线圈中产生的瞬时感应电动势按正弦规律变化， ′ e= nBSωsin ωt b o = ε sin ωt N a d s m ε = nBSω 式 m ，称为感应电动势的最大值。 o 电路中的电流强度也按正弦规律变化， R ε i= m sin ωt 图5-1-1 R+ r = I sin ω t m ε I = m 式中 m R+ r，称为交流电流的最大值。 外电路的电压按正弦规律变化， ε R u= m = sin ωt R+ r =U sin ωt m ε R U = m 式中 m R+ r，称为交流电压的最大值。 5．1．2、表征交流电的物理量 （1）周期和频率 周期和频率是表征交流电变化快慢的物理量。一对磁极交流发电机中的线圈在匀强场中 匀速转动一周，电流按正弦规律变化一周。我们把电流完 成一次周期性变化所需的时间，叫做交流电的周期T，单 中性面 位是秒。我们把交流电在1秒钟内完成周期性变化的次数， 叫做交流电的频率f，道位是赫兹。 d B （2）最大值和有效值 I U o υ m m 交流电流的最大值 与交流电压的最大值 是交 ωt ωt 流电在一周期内电流与电压所能达到的最大值。交流电的 a 1 图5-1-2 I U m m 最大值 与 可以分别表示交流电流的强弱与电压的高低。 交流电的有效值是根据电流热效应来规定的。让交流电和直流电通过相同阻值的电阻， 如果它们在相同时间内产生的热效应相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 ε 通常用 表示交流电源的有效值, 用I表示交流电流的有效值，用U表示交流电压的有效值。 正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系： ε I U ε = m ,I = m ,U = m 2 2 2 当知道了交