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1、(完整word版)交變電流知識點(diǎn)總結(jié)第17章：交變電流一、知識網(wǎng)絡(luò)交變電流產(chǎn)生： 線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的描述瞬時值： 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：正弦曲線電感對交變電流的作用：通直流、阻交流,通低頻、阻高頻應(yīng)用電容對交變電流的作用：通交流、阻直流，通高頻、阻低頻變壓器變流比：電能的輸送原理：電磁感應(yīng) 變壓比：U1/U2=n1/n2只有一個副線圈:I1/I2=n2/n1有多個副線圈：I1n1= I2n2= I3n3=功率損失： 電壓損失： 遠(yuǎn)距離輸電方式:高壓輸電定義:機(jī)械能是指動能和勢能的總和。轉(zhuǎn)化：動能

2、和勢能之間相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能守恒:無阻力，動能和勢能之間總量不變.機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化二、重、難點(diǎn)知識歸納1交變電流產(chǎn)生圖17-1（一）、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流.如圖17-1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)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流.（2)、中性面:勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最

3、大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢.(3)、規(guī)律：從中性面開始計(jì)時，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）瞬時值:對應(yīng)某一時刻的交流的值 用小寫字母x 表示，e i u（2)峰值:即最大的瞬時值.大寫字母表示，Ummmm= nsB m=m/ R注意：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為=NBS，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S,磁感強(qiáng)度B和角速度四個量決定。與軸的具體位置,線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)

4、的。（3)有效值：a、意義：描述交流電做功或熱效應(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）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對于正負(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。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。f、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值.（4）峰值、有效值、平均

5、值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時值，對純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對含電容電路，在判斷電容器是否會被擊穿時,則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對于一個確定的交流來說，其有效值是一定的.而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時間磁通量的變化量來決定，在不同的時間段里是不相同的。如對正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動勢大小為,而一周期內(nèi)的平均電動勢卻為零。在計(jì)算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時,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

6、值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動勢時,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間。單位：s 。b、頻率f（轉(zhuǎn)速n）：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.c、角頻率：就是線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位：rad/s。d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系=2f=2n(6）、疑難辨析圖17-2交流電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正比。當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的,若從中性面開始計(jì)時,t=0時，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻

7、變化率為零（切線斜率為零），t=時，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計(jì)時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖172所示分別是=cost和e=sint.3、變壓器（1）變壓器的構(gòu)造： 原線圈、 副線圈、 鐵心（2)變壓器的工作原理 在原、副線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說明：對理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個的情況,而且適用于多個副

8、線圈的情況.即有=.這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動勢，因此每組線圈的電動勢與匝數(shù)成正比.在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動勢，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 (適用于只有一個副線圈的變壓器)說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個的情況，一旦有多個副線圈時,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

9、+ n3I3+ n4I4+（6）注意事項(xiàng)（1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(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)但若副線圈上沒有負(fù)載 , 副線圈電流為零輸出功率為零 ， 則輸入 功率為零，原線圈電流也為零，只有副線圈接入一定負(fù)載，有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1=I2)，同時有了相等的輸入功率，(P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。4、電能的輸送（1)輸送電能的過程：輸送電能的過程如下所示：發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線降壓變壓器用電單位。 (2)。 高壓輸電的道理思路：輸電導(dǎo)線（電阻

10、）發(fā)熱損失電能減小損失.輸電要用導(dǎo)線,導(dǎo)線當(dāng)然有電阻，如果導(dǎo)線很短,電阻很小可忽略,而遠(yuǎn)距離輸電時，導(dǎo)線很長，電阻大不能忽略.電流通過很長的導(dǎo)線要發(fā)出大量的熱，所以,輸電時，必須設(shè)法減小導(dǎo)線發(fā)熱損失。由焦耳定律Q=I2Rt，減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時間t，二是減小輸電線電阻R,三是減小輸電電流I。第一種方法等于停電,沒有實(shí)際價值。第二種方法從材料、長度、粗細(xì)三方面來說都有實(shí)際困難。適用的超導(dǎo)材料還沒有研究出來。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的四分之一.所以說要減小電能的損失，

11、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，而輸送功率P不變(足夠大）,就必須提高輸電電壓U。所以說通過高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來減小輸送電的電能損失。(3) 變壓器能把交流電的電壓升高（或降低)在發(fā)電站都要安裝用來升壓的變壓器，實(shí)現(xiàn)高壓輸電。但是我們用戶使用的是低壓電,所以在用戶附近又要安裝降壓的變壓器。一是為了安全，二是用電器只能用低電壓。三、典型例題例1、交流發(fā)電機(jī)在工作時產(chǎn)生的電壓流表示式為，保持其他條件不變,使該線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時增加一倍，則此時電壓流的變化規(guī)律變?yōu)椋?）ABCD

12、解析:線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時增加一倍，則Um增加4倍，線圈的轉(zhuǎn)速增加一倍，則為原來的兩倍。答案為B。點(diǎn)撥：此題是一個基礎(chǔ)題,考查的是對電壓流表示式為的理解，最好親自動手推導(dǎo)公式，才有利于公式的記憶。小試身手1。1、關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流，以下說法正確的是（ ）A線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次MN圖17-3QPABCDE1.2、如圖173所示，矩形線圈ACDE放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈以

13、相同的角速度，分別繞MN、PQ、AC、AE軸線勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為E1、E2、E3、E4,則下列關(guān)系中正確的是（ )AE1=E2，E3=E4 BE1=E2=E3，E4=0 CE1=E2=E3=E4 DE2=E3，E1=E4例2、如圖174表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。 解析：此題所給交流正負(fù)半周的最大值不相同,許多同學(xué)對交流電有效值的意義理解不深,只知道機(jī)械地套用正弦交流電的最大值是有效值的倍的關(guān)系,直接得出有效值，而對此題由于正負(fù)半周最大值不同，就無從下手。應(yīng)該注意到在一個周期內(nèi)前半周期和后半周期的有效值是可求的，再根據(jù)有效值的定義，選擇一個周期的時間，利用

14、在相同時間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同，從焦耳定律求得。 IRT=I1R+ I2R圖174 即I=（+（） 解得 I=A 點(diǎn)撥:此題是一個簡單計(jì)算題，主要是考查對交變電流中最大值的有效值的關(guān)系的理解。 小試身手2。1、一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為（V），則如下說法中正確的是（ ）A此交流電的頻率是100HzBt=0時線圈平面恰與中性面重合C如果發(fā)電機(jī)的功率足夠大，它可使“220V100W”的燈泡正常發(fā)光D用交流電壓表測量的讀數(shù)為V例3、如圖175所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B=T，線框的CD邊長為20cm、CE、DF長均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s,若從圖示位置開始計(jì)時（1）寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式。（2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光?若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？ 解析：(1）注意到圖17-5示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù),先出最大值和角頻率。 =2n=100rad/s =BS=0.20。1100=10（V) 所以電動勢瞬時表達(dá)式應(yīng)為e=10cos100t（V)。圖175（2）小燈泡是純電阻電路，其電阻為R=首先求出交流電動勢有效值=10（V）此后即可看成