专题10 交变电流
1．交流发电机及其产生正弦式电流的原理。正弦式电流的图像和三角函数表达。最大值与有效值。周期与频率
2．电阻、电感和电容对交变电流的作用 3．变压器的原理。电压比和电流比 4．电能的输送
交变电流部分的知识点不是很多，一般以难度中等或中等偏下的选择题出现。高考题型以选择题为主，重点考查交流电的产生原理、图像、表达式以及交流电的有效值，变压器的原理，远距离输电中的线路损耗问题，其中考查频度最高是交流电有效值、变压器的有关知识。本部分知识常与电场和力学知识结合在一起考查考生的综合分析能力，如带电粒子在交变电场中的运动等。虽然交流电的有关知识不属于高考物理的重点内容，但也不能因此而放弃对其基本内容的理解和掌握。因为交流电路与工农业生产和日常生活紧密结合，在近几年的高考试题中出现的频率较高。
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
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(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
sinωt=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:
(5)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
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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?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 </