溫-高中物理選修3-2第五章交變電流知識(shí)點(diǎn)

1、第五章:交變電流一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生: 線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的瞬時(shí)值: i=i msint峰值:i m= nsb/r有效值:周期和頻率的關(guān)系:t=1/f圖像：正弦曲線(xiàn)描述交變電流電感對(duì)交變電流的作用：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻電容對(duì)交變電流的作用：通交流、阻直流，通高頻、阻低頻原理：電磁感應(yīng) 變壓比：u1/u2=n1/n2應(yīng)用變壓器只有一個(gè)副線(xiàn)圈：i1/i2=n2/n1有多個(gè)副線(xiàn)圈：i1n1= i2n2= i3n3=變流比：電能的輸送功率損失：電壓損失：遠(yuǎn)距離輸電方式：高壓輸電定義：機(jī)械能是指動(dòng)能和勢(shì)能的總和。轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能守恒：無(wú)阻力，動(dòng)能

2、和勢(shì)能之間總量不變。機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化二、重、難點(diǎn)知識(shí)歸納1交變電流產(chǎn)生圖5-1(一)、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流。如圖5-1所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。 (1)、產(chǎn)生：當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。(2)、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)圈，位于跟磁感線(xiàn)垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線(xiàn)，或者說(shuō)這時(shí)線(xiàn)圈的磁通

3、量變化率為零，線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(3)、規(guī)律：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則e=nbssint 。用表示峰值nbs則e=sint在純電阻電路中,電流i=sint=isint，電壓u=usint 。2、表征交變電流大小物理量(1)瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值 用小寫(xiě)字母x 表示，e i u(2)峰值：即最大的瞬時(shí)值。大寫(xiě)字母表示，ummmm= nsb m=m/ r注意：線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為=nbs，即僅由匝數(shù)n，線(xiàn)圈面積s，磁感強(qiáng)度b和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線(xiàn)圈的形狀及線(xiàn)圈是否閉合都是無(wú)關(guān)的。(3)有效值：a、意義：描述交流電做功或熱效

4、應(yīng)的物理量b、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。c、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是= i= u=。注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有=，u=的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無(wú)此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即i=i。e、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒(méi)有特殊說(shuō)明的均指有效值。f、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。(4)峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值

5、，對(duì)純電阻電路來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過(guò)電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來(lái)定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來(lái)說(shuō)，其有效值是一定的。而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來(lái)決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小為，而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。在計(jì)算交流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有

6、效值，解題中，若題示不加特別說(shuō)明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值。(5)、表征交變電流變化快慢的物理量a、周期t：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .b、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：z.c、角頻率：就是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系=2f=(6)、疑難辨析圖17-2交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值和穿過(guò)線(xiàn)圈面積的磁通量的變化率成正 比。當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，t=0時(shí)，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線(xiàn)斜率為零），t=時(shí)，磁通量為零，此刻變化率最

7、大（切線(xiàn)斜率最大），因此從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖17-2所示分別是=cost和e=sint。3、變壓器（1）變壓器的構(gòu)造： 原線(xiàn)圈、 副線(xiàn)圈、 鐵心（2）變壓器的工作原理 在原、副線(xiàn)圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。（3）理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒(méi)有能量損失，輸入功率等于輸出功率。（4）理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： u1/u2= n1/n2說(shuō)明：對(duì)理想變壓器各線(xiàn)圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線(xiàn)圈的情況。即有=。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F

8、心內(nèi)。因此穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線(xiàn)圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線(xiàn)圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線(xiàn)圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線(xiàn)圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。（5）理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系i1/i2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器）說(shuō)明：原副線(xiàn)圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線(xiàn)圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：u1i1= u2i2+ u3i3+u4i4+再根據(jù)u2=u1 u3=u1 u4= u4可得出：n1i1=n2i2+ n3i3+ n4i4+（6）注意事項(xiàng)（1）當(dāng)變壓器原副

9、線(xiàn)圈匝數(shù)比()確定以后,其輸出電壓u2是由輸入電壓u1決定的(即u2=u1)但若副線(xiàn)圈上沒(méi)有負(fù)載 , 副線(xiàn)圈電流為零輸出功率為零 , 則輸入 功率為零,原線(xiàn)圈電流也為零,只有副線(xiàn)圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線(xiàn)圈上才有了相應(yīng)的電流（i1=i2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（p入=p出）所以說(shuō)：變壓器上的電壓是由原線(xiàn)圈決定的，而電流和功率是由副線(xiàn)圈上的負(fù)載來(lái)決定的。4、電能的輸送(1)輸送電能的過(guò)程:輸送電能的過(guò)程如下所示：發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線(xiàn)降壓變壓器用電單位。 (2). 高壓輸電的道理思路：輸電導(dǎo)線(xiàn)（電阻）發(fā)熱損失電能減小損失。輸電要用導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)當(dāng)然有電阻，如果

10、導(dǎo)線(xiàn)很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)很長(zhǎng)，電阻大不能忽略。電流通過(guò)很長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)要發(fā)出大量的熱，所以，輸電時(shí)，必須設(shè)法減小導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱損失。由焦耳定律q=i2rt，減小發(fā)熱q有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線(xiàn)電阻r，三是減小輸電電流i。第一種方法等于停電，沒(méi)有實(shí)際價(jià)值。第二種方法從材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)三方面來(lái)說(shuō)都有實(shí)際困難。適用的超導(dǎo)材料還沒(méi)有研究出來(lái)。排除了前面兩種方法，就只能考慮第三種方法了。從焦耳定律公式q=i2rt可以看出，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來(lái)的四分之一。所以說(shuō)要減小電能的損失，必須減小輸電電流。但從另一方面講，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。根據(jù)公式p=ui，要使輸電電流i減小，而輸