產(chǎn)生: 線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的 瞬時值: I=I msinωt 峰值:I m= nsBω/R 有效值: 周期和頻率的關(guān)系:T=1/f 圖像：正弦曲線 描 述 交變電流 電感對交變電流的作用：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻 電容對交變電流的作用：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 只有一個副線圈：I1/I2=n2/n1 有多個副線圈：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 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：從中性面開始計時，則e=NBSωsinωt 。用ε表達(dá)峰值NBSω則e=εsinωt在純電阻電路中,電流I=sinωt=Isinωt，電壓u=Usinωt 。 2、表征交變電流大小物理量 (1)瞬時值：相應(yīng)某一時刻的交流的值 用小寫字母x 表達(dá)，e i u (2)峰值：即最大的瞬時值。大寫字母表達(dá)，Um　?。蒻　　εm εm= nsBω Ｉm=εm/ R 注意：線圈在勻強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ε=NBSω，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強度B和角速度ω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)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ε= I= U=。 　　注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有ε=，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，對于一個擬定的交流來說，其有效值是一定的。而平均值是由公式擬定的，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：電流完畢一次周期性變化所用的時間。單位：s . b、頻率f：一秒內(nèi)完畢周期性變化的次數(shù)。單位：ＨZ. c、角頻率ω：就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位：rad/s. d、角速度、頻率、周期，的關(guān)系ω=2f= (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，若從中性面開始計時，t=0時，磁通量最大，φ應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（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時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖17-2所示分別是φ=φcosωt和e=εsinωt。 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）．抱負(fù)變壓器：磁通量所有集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。 （4）．抱負(fù)變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： U1/U2= n1/n2 說明：對抱負(fù)變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅合用于原、副圈只有一個的情況，并且合用于多個副線圈的情況。即有=……。這是由于抱負(fù)變壓器的磁通量所有集中在鐵心內(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）抱負(fù)變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系 I1/I2= n2/n1 （合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)系只合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)系即不合用了，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 （1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比()擬定以后,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 思緒：輸電→導(dǎo)線（電阻）→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，假如導(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，沒有實際價值。第二種方法從材料、長度、粗細(xì)三方面來說都有實際困難。合用的超導(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，損失的電能就降為本來的四分之一。所以說要減小電能的損失，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（或減少） 在發(fā)電站都要安裝用來升壓的變壓器，實現(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。 例1、交流發(fā)電機在工作時產(chǎn)生的電壓流表達(dá)式為，保持其他條件不變，使該線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時增長一倍，則此時電壓流的變化規(guī)律變?yōu)椋? ） A． B． C． D． 解析：線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時增長一倍，則Um增長4倍，線圈的轉(zhuǎn)速增長一倍，則ω為本來的兩倍。答案為B。 點撥：此題是一個基礎(chǔ)題，考察的是對電壓流表達(dá)式為的理解，最佳親自動手推導(dǎo)公式，才有助于公式的記憶。 例2、如圖17-4表達(dá)一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。 圖17-4 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)當(dāng)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，運用在相同時間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同，從焦耳定律求得。 IR·T=I1R·+ I2R· 即I=(·+（)· 解得 I=A 例3、如圖17-5所示，在勻強磁場中有一個“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感強度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。 　　ω=2πn=100πrad/s 　　ε=BSω=×0.2×0.1×100π=10(V) 所以電動勢瞬時表達(dá)式應(yīng)為e=10cos100πt(V)。 圖17-5 （2）小燈泡是純電阻電路，其電阻為R= 一方面求出交流電動勢有效值ε==10（V）此后即可當(dāng)作 恒定電流電路，如圖15-5 所示，顯然由于R=r,=5v，小于額定電壓，不能正常發(fā)光。其實際功率是p==8.3(w) 點撥：此題是一個綜合計算題，考察的是電動勢的最大值和有效值之間關(guān)系，應(yīng)當(dāng)多加強這方面的練習(xí)，以熟悉此計算公式。 圖17-7 例4、如圖17-7所示,抱負(fù)變壓器鐵芯上繞有A、B、C三個線圈，匝數(shù)比為nA:nB:nC=4:2:1,在線圈B和C的兩端各接一個相同的電阻R，當(dāng)線圈A與交流電源連通時，交流電流表A2的示數(shù)為I0，則交流電表A1的讀數(shù)為_______________I0 。 解析：此題假如容易用電流強度與匝數(shù)成反比的關(guān)系來解，即得出IA=0.5I0就錯了。應(yīng)當(dāng)注意到變壓器副線圈有多組，電流反比關(guān)系不成立，但電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系還是成立的，應(yīng)先根據(jù)這一關(guān)系求出C組線圈電壓，再根據(jù)R相等的條件求出C組電流，由和，得IC=0.5I0 .此后運用關(guān)系式 nA IA=nBnB +nCnC 即 4IA=2I0+1×0.5I0 得IA=0.625I0 點撥：此題為一個簡樸計算題?？疾斓氖菍ψ儔浩鞴ぷ饕?guī)律的一個理解。 例5、將電阻R1和R2如下圖17-10甲所示接在變壓器上，變壓器原線圈接在電壓恒為U的交流電源上，R1和R2上的電功率之比為2：1，若其它條件不變，只將R1和R2改成如圖乙接法，R1和R2上的功率之比為1：8。若甲圖中原線圈電流為I1，乙圖中原線圈電流為I2，求：（1）兩組副線圈的匝數(shù)之比；（2）I1和I2之比。 解析：（1）甲圖中R1和R2串聯(lián)，電流相同，功率與電阻成正比，所以有 R1=2R2……（1） 設(shè)三組線圈的匝數(shù)分別是