高中物理一轮复习知识点汇总：第十二章交变电流

第十二章 交变电流

知能图谱

,cos sin 1m m m m i i I t i I t I I I T T f f f ωω⎧⎪⎧⎪⎨⎪

⎩⎪

⎪⎧⎪⎪==⎪⎪⎨⎪⎧⎫

⎪⎪⎪⎪=⎨⎨⎬⎪⎪⎪⎩⎭⎪⎪⎪⎪⎧⎫⎪⎪=⎨⎬⎪⎪⎩⎭

⎩⎪⎩⎧⎫⎨⎬⎩⎭产生：交流发电机图像

表述方式三角函数表达式瞬时值或正弦式交变电流最大值表征参量有效值周期频率观察仪器：示波器电感器：感抗交变电流对交变电流阻碍的器件与交变电流的频率有关

电容器：容抗工作原理：互感理想变压器构造法拉第电遵循规律111222212U n I n U n I n P P P I R ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪

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入出损线磁感应定律电压关系：电流关系：能量守恒定律:远距离输电：一、交变电流的产生及其描述

知识能力解读

知能解读（一）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，称为交变电流，简称交流，用符号“~”表示。

2特点：电流方向随时间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。

知能解读（二）正弦式交变电流

1定义：随时间按正（余）弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦电流。 2产生：将闭合线圈置于匀强磁场，并绕垂直于磁场方向的轴做勻速转动，线圈中将产生按正（余）弦规律变化的交变电流。如图是交流发电机的结构和原理示意图。

3交流电产生过程中的两个特殊位置

图示

概念

中性面位置 与中性面垂直的位置

特 k

B S ⊥

BS Φ=，最大 0e n

t

Φ

∆==∆，最小 感应电流为零，方向改变 B S P

0Φ=，最小 e n nBS t

Φω∆==∆，最大

感应电流最大，方向不变

4变化规律（线圈从中性面开始计时） 物理量

函数

图像

磁通量

cos cos m t BS t ΦΦωω==

电动势

m sin sin e E t nBS t ωωω==

电压

m sin sin m R

u U t E t R r

ωω==

+

电流

m

sin sin m E i I t t R r

ωω==

+

知能解读（三）描述交变电流的物理量 1周期和频率

（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期，用符号T 表示，其单位是秒（s ）。

（2）频率：交变电流在1s 内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率，用符号f 表示，

其单位是赫兹（Hz ）。

方法技巧（一）正弦交变电流图像的应用技巧 方法指导 从交变电流图像中获取信息

⎧⎪

→⎧⎪

⎨⎪

→⎨⎪

⎪⎪

→⎩⎩

直接读取：最大值、周期最大值有效值图像信息间接获取周期频率、角速度、转速瞬时值线圈的位置 方法技巧（二）交变电流有效值的求解方法

方法指导 通常采用两种方法求交变电流的有效值。

（1）对于按正（余）弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即

E =、U =、I 。

（2）对于非正（余）弦规律变化的电流，可从有效值的定义出发，由热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解，一般选一个周期的时间计算。

易错易混辨析

易错易混交变电流平均值和有效值的区別

求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q It =。平均值的计算需用E t

Φ

∆=

∆和E I R =

。切记12

2

E E E +≠，平均值不等于有效值。 高考能力培养

和有效值

理解能力

二、电感、电容对交变电流的影响

知识能力解读

知能解读（一）电感器对交变电流的阻碍作用——感抗

1定义：电感对交变电流阻碍作用的大小。

2感抗的成因：交变电流的大小和方向随时间做周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍电流的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用。这就是感抗。

3决定因素：感抗的大小由线圈的自感系数和交变电流的频率共同决定。自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗就越大。

知能解读（二）电容器对交变电流的阻碍作用——容抗

1定义：电容对交变电流阻碍作用的大小。

2容抗的成因：因为当电源电压推动电路中形成电流的自由电荷向某一方向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷就反抗自由电荷向这个方向做定向移动，这就产生了电容对交变电流的阻碍作用。

3决定因素：容抗的大小由电容器的电容和交变电流的频率共同决定。电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越小；电容器的电容越小、交变电流的频率越低，容抗就越大。当交变电流的频率等于零时（即为直流电），容抗无穷大，表现为直流电不能通过电容器。

项目电感电容

对电流的作用只对交变电流有阻碍作用直流电不能通过电容器，交变电流

能通过电容器但有阻碍作用

影响因素自感系数越大，交变电流的频率越

高，阻碍作用就越大，即感抗越大

电容越大，交变电流的频率越高，

阻碍作用就越小，即容抗越小

应用①低频扼流圈：通直流、阻交流

②高频扼流圈：通低频、阻高频

①隔直电容器：通交流、隔直流

②旁路电容器：通高频、阻低频

方法技巧归纳

方法技巧（一）电阻、电感和电容的理解与辨析

方法指导电感线圈或电容器对交流电都有阻碍作用，而且这种阻碍作用与交流电的频率有关。频率越高，感抗越大，容抗越小；频率越低，感抗越小，容抗越大。

方法技巧（二）电感和电容在实际中的应用

方法指导根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电阻组合到一起来完成一定的任务。

（1）如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好地起到滤掉电流中交流成分和高频成分的作用，如图所示。

（2）如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好地起到滤掉电流中直流成分和低频成分的作用，如图所示。