物理交变电流知识点
高二物理交变电流知识点总结归纳
高二物理交变电流知识点总结归纳交变电流(Alternating Current,简称AC)是在时间的变化过程中电流方向和大小都不断变化的电流。
在高中物理学习中,交变电流是一个重要的知识点,它关乎到电流的特点、应用以及相关的电路等内容。
本文将对高二物理交变电流的知识点进行总结归纳,以帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。
一、交变电流的特点交变电流具有以下几个特点:1. 电流的方向和大小都是随时间而变化的,呈周期性变化。
2. 交变电流的平均值为零,即电荷在单位时间内往返运动,电流的正、负值相等。
3. 交变电流的频率和周期性与电源有关,常见的交流电频率为50Hz或60Hz。
4. 交变电流的最大值称为峰值电流,用I_m表示;最大值与有效值之间有特定的关系:I_m = √2 * I_eff,其中I_eff表示交变电流的有效值。
二、交变电路中的元件和参数在交变电路中,常用到以下元件和参数:1. 交流电源:交流电源是交变电流的来源,常见的交流电源有家庭用电插座和发电厂的交流电。
2. 电感器(L):电感器是一种存储电能的元件,它的作用是抵抗电流变化,常用符号为L,单位是亨利(H)。
3. 电容器(C):电容器是一种存储电荷的元件,它的作用是分担电流变化,常用符号为C,单位是法拉(F)。
4. 电阻器(R):电阻器是一种控制电流大小的元件,它的作用是限制电流的流动,常用符号为R,单位是欧姆(Ω)。
5. 频率(f):频率指单位时间内交变电流变化的次数,单位是赫兹(Hz)。
6. 周期(T):周期指一个完整的交变电流的周期,即从一个极值到下一个极值所经过的时间,单位是秒(s)。
三、交变电路中的重要规律和公式在分析交变电路时,有一些重要的规律和公式需要掌握:1. 电压与电流的关系:U = I * Z,其中U表示电压,I表示电流,Z 表示交流电阻(由电感、电容和电阻组成)。
2. 交流电路中的欧姆定律:I = U / Z,欧姆定律同样适用于交变电路,但要注意其中的电阻值是交流电阻。
物理高二交变电流知识点
物理高二交变电流知识点交变电流是物理学中的重要概念之一。
它是电流在时间上发生周期性变化的现象。
对于学习物理的高中生来说,了解和掌握交变电流的相关知识点是必要的。
本文将介绍高二物理交变电流的几个重要知识点。
一、交变电流的定义和特点交变电流是指电流随着时间的推移而周期性变化的电流。
它的方向和大小在一个周期内是不断改变的。
交变电流通常用正弦函数表示,具有周期性、可变化和周期性变化的特点。
二、交变电流的频率和周期交变电流的频率是指单位时间内交变电流经过一个完整周期的次数。
频率的单位是赫兹(Hz)。
周期是指交变电流完成一个完整周期所需的时间。
频率和周期之间有以下关系:频率=1/周期。
在交流电路中,常见的电网频率为50Hz,即每秒完成50个周期。
三、交变电流的有效值和最大值交变电流的有效值是指具有相同功率交流电与相同功率直流电所产生的能力相同的电流。
有效值用大写字母“I”表示。
最大值是指交变电流的最大瞬时值,用大写字母“Imax”表示。
交变电流的有效值与最大值之间有以下关系:有效值=最大值/根号2。
四、交变电流的振幅和相位差交变电流的振幅是指交变电流波形图中从波峰到波谷的距离的一半。
振幅用小写字母“a”表示。
相位差是指两个交变电流波形图之间的时间差,常用角度来表示。
相位差可以使正值或负值,分别表示正相位差或负相位差。
五、交变电流的阻抗和电感在交流电路中,电流的流动受到电路元件的阻碍,这种阻碍被称为阻抗。
阻抗的单位是欧姆(Ω)。
电感则是一种导体对交变电流的电阻。
当电流通过电感时,电感会产生电磁感应,阻碍电流的流动。
六、交变电流的功率和功率因素交变电流的功率是指电流在单位时间内所做的功。
功率的单位是瓦特(W)。
在交流电路中,根据交流电压和电流的相位差,功率可以分为视在功率、有功功率和无功功率。
功率因素是指有功功率与视在功率之间的比值。
七、交变电流的应用交变电流广泛应用于生活和工业中的电力系统、电器设备和通信系统中。
高三物理交变电流知识点
高三物理交变电流知识点交变电流是指在电路中,电流的方向和大小以一定的规律进行周期性变化的电流。
交变电流具有许多特点和应用,以下是交变电流的主要知识点。
一、正弦曲线表示交变电流的变化规律交变电流的变化规律可以用正弦曲线来描述。
正弦曲线可以通过以下公式表示:I = I_m sin(ωt + φ)其中,I_m表示交流电流的最大值,ω是角频率,t是时间,φ是初相位。
二、交变电流的频率和周期交变电流的频率指的是单位时间内交流电流变化的周期个数。
频率的单位是赫兹(Hz),常用的交变电流频率有50Hz和60Hz。
交变电流的周期是指交流电流完成一个周期所需的时间。
三、有效值和峰值交变电路中,电流的峰值是指交流电流变化过程中电流达到的最大值。
有效值是指交变电流在一定时间内,所做的功和相同时间内直流电流所做的功相等时的电流值。
四、交变电流的电阻、电感和电容1. 交变电流在电阻中产生的功率为P = I^2R,其中I为交变电流的有效值,R为电阻的阻值。
2. 交变电流通过电感时,由于电感的自感性,电流和电压之间存在相位差。
电感的阻抗为Z_L = ωL,其中ω为角频率,L为电感的大小。
3. 交变电流通过电容时,由于电容的电流滞后于电压,电流和电压之间存在相位差。
电容的阻抗为Z_C = 1/(ωC),其中C为电容的大小。
五、交变电流的复数表示方法交变电流可以用复数表示,复数形式为A + Bi。
其中,A表示交流电流的实部,B表示交流电流的虚部。
复数形式的交流电流可以用欧拉公式表达为I = I_m * e^(iωt)。
六、交变电流的应用交变电流广泛应用于电力系统、电动机、变压器等领域。
通过交变电流的变压变流作用,可以实现电能的输送、转换和控制。
总结:交变电流是物理学中重要的概念之一,掌握交变电流的知识点对于理解电路的运行原理和应用具有重要意义。
需要理解交变电流的变化规律、频率和周期、有效值和峰值、电阻、电感、电容等基本概念。
同时,了解交变电流的复数表示方法和应用领域,能够更好地应用交变电流的知识解决实际问题。
高中物理《交变电流》知识梳理
Rr
思考:线圈处于中性面及与中性面垂直的位置时,各物理量有什么特点?
剖析:线圈处于中性面即线圈平面垂直于磁场时,Φ最大, Φ =0,e=0,i=0,电
t
流方向将发生变化,一个周期内线圈中电流的方向改变两次;线圈处于与
中性面垂直的位置即线圈平面平行于磁场时,Φ=0, Φ 、e、i最大,电流出
222
6)平均值: E =n Φ ,I = E 。
t R
3.交变电流相关物理量的表达式及其图像
线圈在中性面位置开始计时
磁通量
函数表达式 Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt
图像
电动势
e=Em sin ωt=nBSω sin ωt
电压 电流
u=Um sin ωt = REm sin ωt
Rr
高考 物理
课标专用
《交变电流》知识梳理
基础篇
考点一 交变电流的产生及描述
一、交变电流 1.交变电流的概念:电流和电压随时间做周期性的变化,这样的电流叫作 交变电流,简称交流。 2.几种常见的交流电
二、正弦式交变电流 1.产生:线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。 2.描述交变电流的物理量 1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。 2)频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。 3)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。如电流的瞬时值i=Im sin ωt。 4)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值。 5)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值。对正弦式交变电 流,其有效值和峰值的关系为:E= Em ,U=Um ,I= Im 。
A.电流表A1示数减小 B.电流表A2示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流第1节交变电流(1)
1.判断正误:
(1)只要线圈在磁场中转动,就可以产生交变电流。( × )
(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大。( × )
(3)当线圈平面与磁场垂直时,线圈中没有电流。( √ )
(4)按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流。( √ )
(5)电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式交变电流。( × )
环L上,导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑
环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理,下列分析正确的是( AC )
A.当线圈平面转到中性面的瞬间,穿过线圈的磁通量最大
B.当线圈平面转到中性面的瞬间,线圈中的感应电流最大
C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间,穿过线圈的磁通量最小
三、交变电流的变化规律
=
=
=
思考:磁通量变化规律?
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流
=
=
=
m
三、交变电流的变化规律
交变电流的种类
正弦交流电
示波器中的
锯齿波扫描电压
(C )
A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次
B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流
C.图示位置ab边的感应电流方向为a→b
D.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零
5.有一个10匝正方形线框,边长为20cm,线框总电阻为1Ω,线框绕OO′轴以
10πrad/s的角速度匀速转动,如图所示,垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应
交变电流
一、交变电流
1. 直流电流(DC)
方向不随时间变化的电流称为直流。
电池供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属于直流。
高中物理交变电流知识点归纳
交变电流一.交流电:大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流;其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电;如图所示b 、c 、e 所示电流都属于交流电,其中图b 是正弦交流电;而a 、d 为直流,其中a 为恒定电流;本章研究对象都是交流电;二.正弦交流电的变化规律正弦交流电的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动;电动势的产生:ab bc cd da 四条边都会切割磁感线产生感生电动势ab cd 边在任意时刻运动方向相同,电流方向相反,电动势会抵消; bc da 边在任意时刻运动方向相反,电流方向相反,电动势会叠加 ③任意时刻t,线圈从中性面转过角度θ=ω·t三.正弦式交变电流的变化规律线圈在中性面位置开始计时函数图象磁通量 Φ=Φm cos ωt =BS cos ωt电动势 e =E m sin ωt =nBSωsin ωt 电压 u =U m sin ωt =错误!sin ωt 电流i =I m sin ωt =错误!sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角,同时还是线框面与中性面的夹角当从平行B 位置开始计时:则:E=εm cosωt , I =I m cosωt 此时V 、B 间夹角为π/2一ωt . 对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BSω; 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBSω;感应电动势的峰值仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B 和角速度ω四个量决定;与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合无关; 四.几个物理量1.中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面;t=0 1 此位置过线框的磁通量最多.此位置不切割磁感线2此位置磁通量的变化率为零斜率判断.无感应电动势;E=εm sinωt=0,I =iotiotiot iotiot图151(a d ))(b ()c ()d ()e 俯视图I m sinωt=03此位置是电流方向发生变化的位置,具体对应图中的t 2,t 4时刻,因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面,电流的方向改变两次,频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次. 2.交变电流的最大值:1ω是匀速转动的角速度,其单位一定为弧度/秒,2最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B 平行. 3最大值对应图中的t 1、t 3时刻,每周中出现两次.3.瞬时值E=εm sinωt, I =I m sinωt 代入时间即可求出.不过写瞬时值时,不要忘记写单位,4.有效值:为了度量交流电做功情况人们引入有效值,它是根据电流的热效应而定的.就是分别用交流电,直流电通过相同阻值的电阻,在相同时间内产生的热量相同,则直流电的值为交流电的有效值.1正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2m ε I=2m I U=2m U ;注意:非正弦或余弦交流无此关系,但可按有效值的定义进行推导; 2伏特表与安培表读数为有效值.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值;3用电器铭牌上标明的额定电压、额定电流值是指有效值. 4保险丝的熔断电流指的是有效值 例如生活中用的市电电压为220V ,其最大值为2202V=311V有时写为310V ,频率为50HZ,所以其电压即时值的表达式为u=311sin314t V;峰值、有效值、平均值在应用上的区别;峰值是交流变化中的某一瞬时值,对纯电阻电路来说,没有什么应用意义;若对含电容电路,在判断电容器是否会被击穿时,则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值;对正弦交流电,其正半周或负半周的平均电动势大小为πωεnBs T Bs n 222=⋅=,为峰值的2/π倍;而一周期内的平均感应电动势却为零;在计算交流通过电阻产生的热功率时,只能用有效值,而不能用平均值;在计算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值; 5.周期与频率:表征交变电流变化快慢的物理量,交流电完成一次全变化的时间为周期;每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率.单位1/秒为赫兹Hz . 角速度、频率、周期的关系ω=2πf=Tπ2 五.交流电的相关计算从中性面开始转动线圈平面跟磁感线平行时1在研究电容器的耐压值时只能用峰值.2在研究交变电流做功、电功率及产生热量时,只能用有效值. 3在研究交变电流通过导体截面电量时,只能用平均值. 4在研究某一时刻线圈受到的电磁力矩时,只能用瞬时值.疑难辨析交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比;当线圈在匀强磁场中匀速转动时,线圈磁通量也是按正弦或余弦规律变化的;若从中性面开始计时,t=0时,磁通量最大,φ应为余弦函数,此刻变化率为零切线斜率为零,t=4T时,磁通量为零,此刻变化率最大切线斜率最大,因此从中性面开始计时,感应电动势的瞬时表达式是正弦函数,如图所示分别是φ=φm cos ωt 和e=εm sin ωt;从图象中我们可以看到,φ和e 其中一个取最大值的时候,另一个必定为0;一、关于交流电的变化规律例1如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝,线圈电阻r =1Ω,线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动,角速度为ω=2πrad /s,外电路电阻R =4Ω,求: 1转动过程中感应电动势的最大值.2由图示位置线圈平面与磁感线平行转过600时的即时感应电动势. 3由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势. 4交流电电表的示数. 5转动一周外力做的功. 661周期内通过R 的电量为多少 解析: ΔΦ=BS sinωt ω=2π/T=θ/Δt1感应电动势的最大值,εm =NBωS =100×0.5×0.12×2πV=3.14V 2转过600时的瞬时感应电动势:e =εm cos600=3.14×0.5 V =1.57 V 3通过600角过程中产生的平均感应电动势:ε=NΔΦ/Δt=2.6V4电压表示数为外电路电压的有效值: U=r R +ε·R =2143⋅×54=1.78 V5转动一周所做的功等于电流产生的热量 W =Q =2mε2R 十r·T =0.99J661周期内通过电阻R 的电量Q =I ·61T =R ε61T =()6/60sin 0r R T NBS +=0.0866 C例 2 交流发电机在工作时产生的电压流表示式为sin m u U t ω=,保持其他条件不变,使该线圈的转速和匝数同时增加一倍,则此时电压流的变化规律变为A .2sin 2m U t ωB .4sin 2m U t ωC .2sin m U t ωD .sin m U t ω二、表征交流电的物理量例3. 交流发电机的转子由B 平行S 的位置开始匀速转动,与它并联的电压表的示数为,那么当线圈转过30°时交流电压的即时值为______V;例4. 右图为一交流随时间变化的图像,求此交流的有效值;答案 I=5A例5.交流发电机转子有n 匝线圈,每匝线圈所围面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,匀速转动的角速度为ω,线圈内电阻为r ,外电路电阻为R ;当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求:⑴通过R 的电荷量q 为多少⑵R 上产生电热Q R 为多少⑶外力做的功W 为多少 分析:⑴由电流的定义,计算电荷量应该用平均值:即()()r R nBSq r R t nBS r R t n r R E I t I q +=∴+=+∆Φ=+==,,而,这里电流和电动势都必须要用平均值...,.不能用有....效值、最大值或瞬时值..........;⑵求电热应该用有效值...,先求总电热Q ,再按照内外电阻之比求R 上产生的电热Q R这里的电流必须要用有效值,不能用平均值、最大值或瞬时值;⑶根据能量守恒,外力做功的过程是机械能向电能转化的过程,.电流通过电阻......,.又将电能转化为内能.........,.即.放出电热....;因此W =一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能; 感抗与容抗1.电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗X L 来表示:X L =2πf L此式表明线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感对交变电流的作用就越大,感抗也就越大;自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用,自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用. 2.电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗X C 此式表明电容器的电容越大,交变电流的频率越高,电容对电流的阻碍作用越小,容抗也就越小;由于电容大的电容器对频率高的交流电流有很好的通过作用,因而可以做成高频旁路电容器,通高频、阻低频;利用电容器对直流的阻止作用,可以做成隔直电容器,通交流、阻直流;1、粒子在电场磁场中运动例6如图所示,两块水平放置的平行金属板板长L = ,板距为d = 30cm ,两板间有B=、垂直于纸面向里的匀强磁场,在两板上加如图所示的脉动电压;在t = 0 时,质量为m = 2×10-15 Kg、电量为q = 1×10-10C的正离子,以速度v0 = 4×103m/s从两板中间水平射入,试问:1粒子在板间作什么运动画出其轨迹;2粒子在场区运动的时间是多少答案1在第一个10-4s内离子作匀速直线运动;在第二个10 - 4s内作匀速圆周运动易知以后重复上述运动;2×10-4 s2、电感和电容对交流电的作用例7 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,一块铁插进线圈之后,该灯将:A.变亮B.变暗C.对灯没影响D.无法判断例8如图所示电路中,三只电灯的亮度相同,如果交流电的频率增大,三盏电灯的亮度将如何改变为什么解析:当交变电流的频率增大时,线圈对交变电流的阻碍作用增大,通过灯泡L1的电流将因此而减小,所以灯泡L1的亮度将变暗;而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小,即流过灯泡L2的电流增大,所以灯泡L2的亮度将变亮.由于电阻的大小与交变电流的频率无关,流过灯泡L3的电流不变,因此其亮度也不变;例9如图,线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小,此电路作用是:A.阻直流通交流,输出交流B.阻交流通直流,输出直流C.阻低频通高频,输出高频电流D.阻高频通低频,输出低频和直流解析:线圈具有通直流和阻交流以及通低频和阻高频的作用,将线圈串联在电路中,如果自自系数很小,那么它的主要功能就是通直流通低频阻高频;电容器具有通交流和阻直流以及通高频和阻低频的作用,将电容器并联在L之后的电路中;将电流中的高频成分通过C,而直流或低频成份被阻止或阻碍,这样输出端就只有直流或低频电流了,答案D例10“二分频”,音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路图,高、低频混合电流由a、b端输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器,则A.甲扬声器是高音扬声器B. C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C. L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D. L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析:线圈作用是“通直流,阻交流;通低频,阻高频”.电容的作用是“通交流、隔直流;通高频、阻低频”.高频成分将通过C2到乙,故乙是高音扬声器.低频成分通过石到甲.故甲是低音扬声器.L1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器.变压器、电能输送一、变压器1.理想变压器的构造、作用、原理及特征构造:两组线圈原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上构成变压器. 作用:在输送电能的过程中改变电压. 原理:电磁感应现象.2.理想变压器的理想化条件及其规律.理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值;在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有:t n E ∆∆Φ=111,tn E ∆∆Φ=222忽略原、副线圈内阻,有 U 1=E 1 , U 2=E 2另外,考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”,有P 1=P 2 而P 1=I 1U 1 P 2=I 2U 2于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U == 由此可见:1理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.2理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式.3、特殊变压器模型4、规律小结1熟记两个基本公式:① 2121n n U U = ②P 入=P 出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和;2原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等.3原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样 4需要特别引起注意的是:①只有当变压器只有一个副线圈工作时..........,才有:12212211,n n I I I U I U == ②变压器的输入功率由输出功率决定...........,往往用到:R n U n =I U =P 1/211211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,即在输入电压确定以后,输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比,与原线圈匝数的平方成反比,与副线圈电路的电阻值成反比;式中的R 表示负载电阻的阻值.......,而不是“负载..”;“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率;实际上,R .越大..,.负载..越小;...R .越小..,.负载越大....;负载的大小指的是输出功率的大小;图16-A5Ua b c d当变压器原副线圈匝数比确定以后,其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的即U 2=12n n U 1 ;若副线圈上没有负载,副线圈电流为零输出功率为零,则输入功率为零,原线圈电流也为零;只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率,原线圈上才有了相应的电流,同时有了相等的输入功率,P 入=P 出因此,变压器上的电压是由原线圈决定的,而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的;5当副线圈中有二个以上线圈同时工作时,U 1∶U 2∶U 3=n 1∶n 2∶n 3,但电流不可21I I =12n n ,此情况必须用原副线圈功率相等来求电流.6变压器可以使输出电压升高或降低,但不可能使输出功率变大.假若是理想变压器.输出功率也不可能减少.7通常说的增大输出端负载,可理解为负载电阻减小;同理加大负载电阻可理解为降低输出功率.例11如图所示,通过降压变压器将220 V 交流电降为36V 供两灯使用,降为24V 供仪器中的加热电炉使用.如果变压器为理想变压器.求: 1若n 3=96匝,n 2的匝数;2先合上K 1、K 3,再合上K 2时,各电表读数的变化;3若断开K 3时A 1读数减少220 mA,此时加热电炉的功率; 4当K 1、K 2、K 3全部断开时,A 2、V 的读数.例12如图所示,一理想变压器原线圈、副线圈匝数比为3:1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈再串一相同的灯泡L ,则电源有效值不变 A 、灯L 与三灯亮度相同 B 、灯L 比三灯都暗 C 、灯L 将会被烧坏 D 、无法判断其亮度情况例13如图17-8所示,变压器输入 交变电压U 一定,两个副线圈的匝数为n2和n3,当把一电阻先后接在a,b 间和c,d 间时,安培表的示数分别为I 和I ’,则I :I ’为A .n 22:n 32 B .2n : 3nC . n 2 :n 3D . n 32 :n 22例14如图所示为一理想变压器,K 为单刀双掷开关,P 为滑动变阻器的滑动触头,U 1为加在原线圈两端的电压,I 1为原线圈中的电流强度,则 A .保持U 1及P 的位置不变,K 由a 合到b 时,I 1将增大B .保持P 的位置及U 1不变,K 由b 合到a 时,R 消耗的功率减小C .保持U 1不变,K 合在a 处,使P 上滑,I 1将增大D .保持P 的位置不变,K 合在a 处,若U 1增大,I 1将增大 二、电能输送1.电路中电能损失P 耗=I2R=2P R U ⎛⎫⎪⎝⎭,切不可用U 2/R 来算,当用U 2/R 计算时,U 表示的是降在导线上的电压,不是指的输电电压; 2.远距离输电;输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的.......................;分析和计算时都必须用r I U r I P r r r r ==,2,而不能用r =P Ur 2;第12题L特别重要的是要求会分析输电线上的功率损失12111US L ρU P =P 'r ∝⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,由此得出结论:减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积,现实面前,选择前者;例15有一台内阻为lΩ的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示.升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有“220 V,40W”灯6盏.若保证全部电灯正常发光,则:l 发电机输出功率多大 2发电机电动势多大3输电线上损耗的电功率多大 4输电效率是多少5若使用灯数减半并正常发光发电机输出功率是否减半.解析:题中未加特别说明,变压器即视为理想变压器,由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校间距离较短,不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗.发电机的电动势ε,一部分降在电源内阻上.即I l r,另一部分为发电机的路端电压U 1,升压变压器副线圈电压U 2的一部分降在输电线上,即I 2R,其余的就是降压变压器原线圈电压U 2,而U 3应为灯的额定电压U 额,具体计算由用户向前递推即可. 1对降压变压器: U /2I 2=U 3I 3=nP 灯=22×6×40 W=5280w 而U /2=4U 3=880 V ,所以I 2=nP 灯/U /2=5280/880=6A对升压变压器: U l I l =U 2I 2=I 22R +U /2I 2=62×4+5280=5424 W, 所以 P 出=5424 W . 2因为 U 2=U /2+I 2R =880+6×4=904V , 所以 U 1=U 2=×904=226 V又因为U l I l =U 2I 2,所以I l =U 2I 2/U l =4I 2=24 A, 所以 ε=U 1+I 1r 1=226+24×1=250 V .⑶输电线上损耗的电功率P R =I R 2R =144W 4η=P 有用/P 出×100%=54245280×100%=97%5电灯减少一半时,n /P 灯=2640 W,I /2=n /P 灯/U 2=2640/880=3 A . 所以P /出=n /P 灯十I /22R=2640+32×4=2676w发电机的输出功率减少一半还要多,因输电线上的电流减少一半,输电线上电功率的损失减少到原来的1/4;说明:对变电过程较复杂的输配电问题,应按照顺序,分步推进.或按“发电一一升压——输电线——降压—一用电器”的顺序,或从“用电器”倒推到“发电”一步一步进行分析.注意升压变压器到线圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等. 远距离输电例16 远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高到n 倍,则A 、输电线上的电压损失减少到原来的n-1/n 倍B 、输电线上的电能损失不变C 、输电线上的电能损失减少到原来的n 2-1/n 2D 、每根输电线上的电压损失减少到原来的1/n 例17发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V ,用户需要的电压是220 V ,输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:1在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. 2用户得到的电功率是多少2016交变电流高考真题1. 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻12R R 、和3R 的阻值分别是31ΩΩ、和4Ω,错误!为理想交流电流表,U 为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定;当开关S 断开时,电流表的示数为I ;当S 闭合时,电流表的示数为4I ;该变压器原、副线圈匝数比为A. 2B. 3C. 4D. 52. 如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b ;当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光;下列说法正确的是A.原、副线圈砸数之比为9:1B. 原、副线圈砸数之比为1:9C.此时a 和b 的电功率之比为9:1D.此时a 和b 的电功率之比为1:9 3. 如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表;下列说法正确的是A 、当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,1R 消耗的功率变大B 、当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电压表V 示数变大C 、 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电流表1A 示数变大D 、若闭合开关S,则电流表1A 示数变大,2A 示数变大4. 接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其它条件不变,则A .小灯泡变亮B .小灯泡变暗C .原、副线圈两端电压的比值不变D .通过原、副线圈电流的比值不变5. 图a 所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4:1,R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R 1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表;原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化,如图b 所示;下列说法正确的是A .变压器输入、输出功率之比为4:1B .变压器原、副线圈中的电流强度之比为1:4C .u 随t 变化的规律为51sin(50π)u t =国际 单位制D .若热敏电阻R T 的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大2015交变电流高考真题1. 小型手摇发电机线圈共N 匝,每匝可简化为矩形线圈abcd ,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO ′,线圈绕OO ′匀速转动,如图所示;矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0,不计线圈电阻,则发电机输出电压 A .峰值是e 0 B .峰值是2e 0C .有效值是022Ne D .有效值是02Ne2. 图示电路中,变压器为理想变压器,a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器;现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表A 1的示数增大了,电流表A 2的示数增大了;则下列说法正确的是 A .电压表V 1示数增大B .电压表V 2、V 3示数均增大C .该变压器起升压作用D .变阻器滑片是沿c d →的方向滑动3. 如图,一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0,负载电阻的阻值R =11R 0,是理想电压表;现将负载电阻的阻值减小为R =5R 0,保持变压器输入电流不变,此时电压表读数为,则A.此时原线圈两端电压的最大值约为34VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48V4. 理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3 :1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接有电压为220V 的正弦交流电源上,如图所示,设副线圈回路中电阻两端的电压为U ,原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k,则A. U=66V,k=1/9B. U=22V,k=1/9C. U=66V,k=1/3D. U=22V,k=1/35. 远距离输电如下图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1 、n 2 ;在T 的原线圈两端接入一电压sin m u U t ω=的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其它因素影响,则输电线上损失的电功率为。
超级经典高中物理:交变电流专题复习
( ) R
( ) R线 ,
增大输电电压U, 即采用高压输电 U 3 n3 是有效方法。 U 4 n4
P 2 U
3.重要关系式:
U 1 n1 U 2 n2
P I U2
2
来计算线损吗?
U 损=IR线
U3 U2 U损
P损=I R线 P用=P P损
EN t
应用:计算通过某导体截面的电量
N E t q It t tN R总 R总 R总
典例导悟:
如图所示,为一交流发电机构造示意图,矩形线圈 abcd, 已知 ad =L1,ab=L2,匝数为n,线圈绕OO′轴在磁感应强 度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,线圈电阻为r, 外电路电阻为R,求:(1)由图示位置转过60角时的瞬时感 应电动势(2)转动过程中电压表的示数(3)线圈每转一周, 外力所做的功。(不计一切摩擦)(4)1/6周期内通过R的电荷 O 量 a b
u/ V P
u
V
311 0
图1
电热毯
0.01 0.02 0.03 0.04 t/s 图2
应用
A、计算电路中的电功、电热、电功率 用有效值 B、交流用电器的额定电压和额定电流 及保险丝的熔断电流指的是有效值; C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值 D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
4、平均值
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电 压 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功 率
再见!
2、(2009山东高考理综)某小型水电站的电能输送示意 图如下。发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r, 升压变压器原副线圈匝数分别为n,n2。降压变压器原副 线匝数分别为a3、n4(变压器均为理想变压器)。要使 额定电压为220V的用电器正常工作,则( AD)
高二上物理交变电流知识点
高二上物理交变电流知识点交变电流是指其方向和大小在时间上都随时间发生周期性变化的电流。
交变电流在现代社会的电力传输、通信、电子设备等方面起着重要作用。
本文将介绍高二上学期物理课程中涉及的交变电流的主要知识点。
一、交变电流的特点1. 频率:交变电流的频率是指电流方向变化的次数,单位为赫兹(Hz)。
一般来说,电力传输中使用的交流电的频率为50Hz或60Hz。
2. 周期:交变电流的周期是指电流方向变化一次所经过的时间,周期的倒数即为频率。
3. 有效值:交变电流的有效值是指与直流电相当的能够产生相同功率的交变电流值。
二、交变电流的产生与表示1. 交流电源:交流电源是产生交变电流的设备,常用的交流电源有交流发电机、交流电池等。
交流电源的输出电压可表示为正弦函数的形式。
2. 极坐标法表示:交变电流可用极坐标法表示,即通过一个矢量表示电流的幅值和相位差。
矢量的模长表示电流的幅值,矢量的方向表示电流的相位。
三、交变电流的电压与电流关系1. 交变电压的表示:交变电压可用正弦函数表示,即随时间的变化而改变方向和大小。
交变电压的有效值等于其峰值的一半。
2. 电流与电压的关系:交变电流与电压之间的关系可以用欧姆定律和物理性质表达,即 U=IR,其中 U 表示电压,I 表示电流,R 表示电阻。
四、电阻中的交变电流1. 交变电流通过电阻时的能量损耗:交变电流通过电阻时,由于电阻产生的电热效应会导致能量损耗,能量损耗与电流的平方成正比。
2. 电阻中的交变电流与直流电流的等效:在相同电流有效值的情况下,电阻中的交变电流和直流电流产生相同的热效应。
五、电感与交变电流1. 电感的概念:电感是指导线圈等的导体中由于电流变化而产生的感应电动势与此电流的变化率成正比的物理量。
2. 电感对交变电流的影响:电感对交变电流具有阻抗的作用,阻碍电流变化的速度,使电压和电流之间存在相位差。
六、电容与交变电流1. 电容的概念:电容是指两个导体之间由于电荷分布而产生的电势差与电荷量之比。
物理交变电流知识点
物理交变电流知识点1.交变电流的定义:交变电流是指电流方向和大小以一定的周期性变化的电流。
它的方向和大小以正弦或余弦函数表示,并且频率通常以赫兹(Hz)为单位。
2.交变电流的特点:交变电流在方向和大小上都具有周期性变化的特点。
在一个周期内,交流电流的方向会先正后负,大小也会先大后小,因此交流电流的平均值为零。
3.交变电流的频率:交变电流的频率指的是单位时间内交变电流的周期数。
通常使用赫兹(Hz)作为单位,1赫兹表示每秒一个周期。
4.交变电流的振幅:交变电流的振幅指的是交变电流的最大值。
在正弦交流电流中,振幅通常用大写字母I表示。
5.交变电流的有效值:交变电流的有效值是指能够在电路中产生与等效直流电流相同功效(产生相同的功率)的电流值。
在正弦交流电路中,有效值等于最大值的1/√2倍。
6.交变电流的相位差:交变电路中,电流和电压之间存在相位差。
相位差是指两者波形图中峰值或波谷出现的时间间隔。
相位差用角度(弧度)表示,常用符号φ表示。
7.交变电流的频谱分析:频谱分析是将复杂的交变电流信号分解成一系列具有不同频率和不同振幅的正弦波分量的过程。
频谱分析经常用于研究交流电路的特性和将噪声滤除。
8.交变电流的电容性负载:在电容器上加交变电压时,如果电容器的容抗(XC)小于电路的总电阻,则电流会超过电路上的电阻电流。
电容器的容抗和频率成反比关系,即容抗随着频率的增加而减小。
9.交变电流的电感性负载:在电感器上加交变电压时,电感器的电流会产生滞后于电压的相位差。
电感器的感抗(XL)随着频率增加而增加。
10.交变电流的功率:交流电路中的功率由两个部分组成:有功功率和无功功率。
有功功率是在电阻上消耗的功率,无功功率是在电容器和电感器中来回转换的功率。
以上是物理交变电流的一些基本知识点,通过了解这些知识点,我们可以更好地理解交变电流的特点和应用。
高中物理:交变电流知识点
高中物理:交变电流知识点一、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叫做交变电流,简称交流(AC).2.变化规律:如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流的图象.其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电,如图甲所示.二、正弦交变电流的产生及变化规律1. 产生:当闭合线圈由中性面位置(O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)3. 两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,,电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,电流方向不改变.三、交变电流的周期和频率1. 周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式2. 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(Hz).3. 周期和频率的关系:四、交流电“四值”的比较和理解五、电阻、电感、电容在交流电路中的作用1. 对电流的阻碍作用叫电抗,电抗有3种类型:导体本身对电流的阻碍作用—电阻(阻抗);线圈对电流的阻碍作用—感抗;电容对电流的阻碍作用—容抗2.电阻、感抗、容抗的比较:六、变压器的结构和原理1.主要构造:是由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成的.变压器构造如图所示.(1)原线圈:与交流电源连接的线圈.(2)副线圈:与负载连接的线圈.2.工作原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在原副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流.互感现象是变压器工作的基础.由于理想变压器没有磁通量损失,在如图所示的铁芯中各处磁通量Φ相同,且磁通量变化相同,即变压常数相同.又理想变压器无内阻,故无内压降,因此有七、理想变压器的原、副线圈中物理量之间的关系八、电压互感器和电流互感器九、电能输送中减少损耗的方法发电机的输出功率为一定值,P=UI,在远距离输电的过程中,有相当一部分能量损耗在输电线上,设输电线的电阻为r,则损耗的电能,即转化为热能的部分为Q=I2Rt,热功率为P热=P损=I2R,要减少线路上电能的损耗,有两种方法:(1) 减小电阻:①减小电阻率,现有的导线多为铝导线,可改为铜,但价格太高;②减小距离,但可行性不大;③增大面积,有局限性,并且耗费材料.(2)减小电流:在输出功率不变的情况下,要减小电流,必须提高 U,即需采用高压输电.十、远距离输电系统远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减少到原来的。
高中物理交变电流知识点总结
高中物理交变电流知识点总结一、基本概念1. 交变电流的定义交变电流是指方向和大小都不断变化的电流。
在交变电流中,电子的流动方向随时间不断改变,并且电流的大小也随时间发生变化。
2. 交变电流的特点(1)方向和大小均不断变化;(2)周期性的变化;(3)交变电流的频率和周期;(4)有效值和峰值。
二、交变电流的产生1. 交变电压的产生交变电压是指在一个周期内,电压的方向和大小都在变化。
电压源中的正负极在不断变换,导致电压的变化。
2. 交变电流的产生当交变电压作用于电路中时,就会产生交变电流。
在一个周期内,电流的方向和大小都会随着电压的变化而变化。
三、交变电流的表示1. 正弦交变电流正弦交变电流是一种最常见的交变电流形式。
它的大小和方向随时间呈正弦变化,用正弦函数可以表示。
2. 交变电流的表示方法在交变电流中,通常使用瞬时值、周期、频率、有效值、峰值等指标来表示其特性。
四、交变电流的电路1. 交变电流电阻在交变电流电路中,电流经过电阻时产生热能,并且电阻的大小可以用欧姆定律来表示。
2. 交变电流的电感在电路中,当电感线圈中通过交变电流时,产生的感应电动势和感应电流会使得电感的阻抗随频率而变化。
3. 交变电流的电容电容对交变电流的阻抗与频率成反比关系,当频率越高,电容的阻抗越小。
五、交变电流的功率和传输1. 交变电流的功率在交变电流中,功率的计算除了考虑电流的大小外,还需考虑电流和电压之间的相位关系。
2. 交变电流的传输在输电系统中,为了减小线路损耗和提高输电效率,通常会采用高压、大电流的交变电流进行传输。
六、交变电流的应用1. 家用电器家用电器中,比如变压器、电风扇等都需要交变电流供电。
2. 工业生产在工业生产中,各种机械设备和控制系统也需要用到交变电流。
3. 通信传输在通信传输系统中,交变电流也是不可或缺的。
七、保护措施由于交变电流具有一定的危险性,我们在使用交变电流时需要注意一些保护措施,比如接地保护、断路器保护等。
高中物理交变电流知识点归纳
《交变电流》第一节交变电流的产生和描述【基本概念、规律】一、交变电流的产生和变化规律1.交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流.2.正弦交流电(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动.(2)中性面①定义:与磁场方向垂直的平面.②特点: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.线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次.(3)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线.二、描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率的关系:T=1 f.2.峰值和有效值(1)峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值.(2)有效值:让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值.(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I=I m2,U=U m2,E=E m2.3.平均值:E=n ΔΦΔt=BL v.【重要考点归纳】考点一交变电流的变化规律1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2.(1)线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ最大,ΔΦΔt=0,e =0,i =0,电流方向将发生改变. (2)线圈平面与中性面垂直时,S ∥B ,Φ=0,ΔΦΔt最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变. 3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.(2)注意峰值公式E m =nBSω中的S 为有效面积.(3)在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解.考点二 交流电有效值的求解 1.正弦式交流电有效值的求解 利用I =I m 2,U =U m 2,E =E m2计算. 2.非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算.注意“三同”:即“相同电阻”,“相同时间”内产生“相同热量”.计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期.考点三 交变电流的“四值”的比较I =I m2 电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E =ΔΦΔt I =ER +r计算通过电路截面的电荷量1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω,ω=2πT=2πf . (2)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式E m =nBSω求出相应峰值. (3)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.①线圈从中性面位置开始转动,则i -t 图象为正弦函数图象,函数式为i =I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动,则i -t 图象为余弦函数图象,函数式为i =I m cos ωt第二节 变压器 远距离输电【基本概念、规律】一、变压器原理1.工作原理:电磁感应的互感现象. 2.理想变压器的基本关系式 (1)功率关系:P 入=P 出. (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,若n 1>n 2,为降压变压器;若n 1<n 2,为升压变压器. (3)电流关系:只有一个副线圈时,I 1I 2=n 2n 1;有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I n . 二、远距离输电 1.输电线路(如图所示)2.输送电流 (1)I =P U .(2)I =U -U ′R .3.电压损失 (1)ΔU =U -U ′.(2)ΔU =IR . 4.功率损失 (1)ΔP =P -P ′.(2)ΔP =I 2R =⎝⎛⎭⎫P U 2R =ΔU2R. 【重要考点归纳】考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1.基本关系(1)P 入=P 出,(有多个副线圈时,P 1=P 2+P 3+……) (2)U 1U 2=n 1n 2,有多个副线圈时,仍然成立. (3)I 1I 2=n 2n 1,电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2.制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定. 3.关于理想变压器的四点说明: (1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值. 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变,根据U 1U 2=n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化,U 2不变.(2)当负载电阻发生变化时,I 2变化,根据I 1I 2=n 2n 1可以判断I 1的变化情况.(3)I 2变化引起P 2变化,根据P 1=P 2,可以判断P 1的变化. 2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变,n 1n 2发生变化,U 2变化.(2)R 不变,U 2变化,I 2发生变化. (3)根据P 2=U 22R和P 1=P 2,可以判断P 2变化时,P 1发生变化,U 1不变时,I 1发生变化.3.变压器动态分析的思路流程考点三 关于远距离输电问题的分析 1.远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序,或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析.2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例):(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3. (2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线. (3)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率: P 损=I 线ΔU =I 2线R 线=⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线.3.解决远距离输电问题应注意下列几点 (1)画出输电电路图.(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等. (3)输电线长度等于距离的2倍. (4)计算线路功率损失一般用P 损=I 2R 线.【思想方法与技巧】特殊变压器问题的求解一、自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用.分为:电压互感器和电流互感器,比较如下:电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在大电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式U1U2=n1n2I1n1=I2n2三、多副线圈变压器对于副线圈有两个及以上的理想变压器,电压与匝数成正比是成立的,而电流与匝数成反比的规律不成立.但在任何情况下,电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入=P出进行求解.实验十一传感器的简单使用一、实验目的1.了解传感器的工作过程,探究敏感元件的特性.2.学会传感器的简单使用.二、实验原理闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察.三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等.1.研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中,测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示).(2)改变水的温度,多次测量水的温度和热敏电阻的阻值,记录在表格中.2.研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示),其中多用电表置于“×100”挡.(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据.(3)打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.(4)用手掌(或黑纸)遮光时,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录.一、数据处理1.热敏电阻的热敏特性(1)画图象在右图坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.(2)得结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大.2.光敏电阻的光敏特性(1)探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系.(2)得结论①光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小;②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.二、误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数.三、注意事项1.在做热敏实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温.2.光敏实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零.。
高中物理交变电流专题讲解
交变电流的产生和变化规律要点一、直流电和交流电1.直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。
直流电可以分为:脉动直流电和恒定电流两种形式。
脉动直流电:电流或电压的大小随时间发生变化,但方向不发生变化,如图甲、乙所示。
恒定电流(或恒定电压):电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化,如图丙、丁。
2.交电流1.定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。
要点诠释:(1)方向不变的电流叫做直流,大小和方向都不变的电流叫恒定电流。
(2)大小不变、方向改变的电流也是交变电流。
2.产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦式交变电流。
要点诠释:(1)矩形线框在匀强磁场中匀速转动,仅是产生交变电流的一种方式,但不是唯一方式。
(2)交变电流的典型特征是电流方向变化,其大小可能不变,如图所示的交变电流称为矩形交变电流,在方向变化时其大小可能不变。
【典型例题】类型一、判断电流是否为交变电流例1(多选).如图所示图象中属于交变电流的有()【答案】ABC【解析】本题考查交变电流的定义。
A、B、C中e的方向均发生了变化,故它们属于交变电流,但不是正弦式交变电流,D 中的方向未变化,故是直流。
要点二、交变电流的变化规律3.中性面:线圈平面垂直于磁感线时,各边都不切割磁感线,线圈中的感应电流为零,这一位置叫中性面。
特点:(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,感应电流为零。
(2)线圈经过中性面时,线圈中的电流方向要发生改变。
线圈转一周有两次经过中性面,所以每转一周电流方向改变两次。
如图所示,该线圈从中性面起经时间t 转过角度θ,则t θω=,此时两边ab cd 、速度方向与磁感线方向的夹角分别为t ω和180t ω︒-,它们产生的感应电动势同向相加,整个线圈中的感应电动势为:sin sin(180)2sin ab cd ab e Bl v t Bl v t Bl v t ωωω=+︒-=,因为2adl v ω=⋅,代入上式得 sin e B S t ωω=。
高中物理 5.1交变电流详解
高中物理| 5.1交变电流详解交变电流发电机产生的电动势是随时间做周期性变化的,因而用电器中的电流,电压也做周期性变化,这样的电流就做交流电流,简称交流(AC)。
方向不随时间变化的电流称为直流。
(DC)1交变电流的产生1、实验装置:如图所示,当磁场中的线圈转动时,流过电流表的电流方向就会发生改变,产生交变电流。
定义:大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流。
过程分析如图所示为线圈abcd在磁场中绕轴OO'转动时的截面图,ab和cd两个边要切割磁感线,产生电动势,线圈上就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。
具体分析可从下图中看出,图①时,导体不切割磁感线,线圈中无电流;图②时,导体垂直切割磁感线,线圈中有电流,且电流从a端流入;图③同图①;图④中电流从a端流出,这说明电流方向发生了改变。
线圈每转一周,电流方向改变两次,电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)。
由于线圈转一周的过程中,线圈的磁通量有两次达到最大,故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次,我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面。
线圈转至中性面时,虽然磁通量最大,但磁通量的变化率却最小等于零(导体不切割磁感线)。
线圈垂直中性面时,虽然磁通量等于零,但是磁通量的变化率却最大。
中性面(1)中性面:指与磁感线垂直的平面。
(2)特点①当线圈处于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率为零,ε=0,各边均不切割磁感线。
②当线圈转至中性面时,电流方向发生改变。
③线圈转动一周,电流方向改变两次。
(3)当线圈垂直中性面时,=0,但磁通量变化最快,v⊥B,感应电动势最大.2交变电流的变化规律交变电流的数学表示式如图所示,当线圈abcd经过中性面时开始计时,ab和cd边产生的电动势均为BLvsinωt,则此时整个线圈中的电动势为或写为小结:由知,线圈中的交变电流按正弦函数规律变化,这种交变电流叫正弦交流电.注意①上式的表示形式仅限于自中性面开始计时的情况;②交变电流的表达式与轴的位置无关。
高中物理交变电流
高中物理:交变电流一、正弦式电流的产生和变化规律1、交流电产生的条件:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,在线圈中将产生按正弦规律变化的交变电流。
2、交流电的变化规律(1)感应电动势瞬时值的表达式:如果线圈从中性面开始时,在匀强磁场中以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生感应电动势的最大值为,则在时刻,线圈中产生的感应电动势的瞬时值是;由于电流与电动势的同步性,若感应电流的最大值为,感应电流的瞬时值的表达式为(2)感应电动势的最大值是;式中N为线圈匝数,S为线圈面积。
(3)从感应电动势的表达式可以看出,当时,即线圈平面垂直于中性面时,感应电动势最大;而当线圈平面与中性面平行时,即或时,感应电动势为零。
要注意的是线圈平面垂直于中性面时,即时,穿过线圈的磁通量为零,但这时其变化率却最大。
3、交变电流的图象:交变电流、电压、电动势的图象都是正弦函数图象。
二、表征交流电的物理量1、表征交流电的物理量主要有:瞬时值、最大值和有效值;周期、频率和角频率。
2、交流电的有效值:(1)根据电流的热效应规定的,即交流电和直流电通过同样阻值的两个电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,则这个直流电的数值为交流电的有效值;(2)对正弦式电流而言,其最大值是有效值的倍,即:,,(3)通常所说的交流电的电流、电压;交流电表的读数;交流电器的额定电压、额定电流;保险丝的熔断电流等都是指有效值;电容器的耐压值是交流电的最大值;计算通过电路某一截面的电量,需用交流电的平均值。
3、交流电的周期、频率和角频率都是用来表征交流电的物理量,三者之间的关系是:我国工农业生产和生活用的交流电,频率50Hz,周期0.02s,电流方向每秒钟改变100次。
注意问题:1、交变电流的产生过程及电动势和磁通量的变化情况以上反映线圈上感应电动势瞬时值的图象都是当线圈平面恰通过中性面时开始计时作出的。
线圈通过中性面的瞬时,线圈导体不切割磁感线,感应电动势为零,磁通量的变化率为零,但穿过线圈平面的磁通量最大。
交变电流物理知识点
交变电流物理知识点1、交变电流大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流。
按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。
2、正弦交流电(1)函数式:e=Emsinωt(其中Em=NBSω)(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcosωt。
(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3、表征交变电流的物理量(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。
在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。
即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。
①求电功、电功率以及确定保险丝的'熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。
②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
(4)周期和频率----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间。
在一个周期内,交流电的方向变化两次。
频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。
角频率:ω=2π/T=2πf。
4、电感、电容对交变电流的影响(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。
(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
5、变压器(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。
(2)理想变压器的关系式:①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。
物理交变电流知识点
物理交变电流知识点交变电流是我们日常生活中常见的电流形式之一,而理解和掌握交变电流的知识点,对于我们正确使用电器设备和应对电路问题都非常重要。
本文将简单介绍一些关于物理交变电流的知识点。
1. 交流电流的定义和特点交流电流是指电流以规律地周期性变化的形式流动的电流。
与之相对的是直流电流,直流电流是电荷一直沿着一个方向流动的电流。
与直流电流不同的是,交流电流在瞬时的方向上不断改变。
交流电流的特点是变化快速,频率高,可用频率表示,单位是赫兹(Hz)。
2. 交流电流的产生和传输交流电流通常是通过交流发电厂产生的。
发电厂使用转子和定子之间的磁场变化来产生交变电流。
这种交变电流被输送到电网中,使用变压器进行输电和分配,然后供应给我们的家庭和工业用电。
3. 交流电流的表示和计量交流电流通常用正弦函数形式表示,即I = I₀sin(ωt + φ),其中I₀代表最大电流值,ω代表角频率,t代表时间,φ代表相位差。
通过调整这些参数,我们可以改变交流电流的幅度、频率和相位。
4. 交流电路的特性在交流电路中,电阻、电感和电容都会对电流产生影响。
具体来说:- 电阻:交流电压和电流之间的关系可以通过欧姆定律表示,即V= IR,其中V代表电压,I代表电流,R代表电阻。
交流电压和电流之间的相位差为零。
- 电感:交流电流通过电感线圈时,会产生电磁感应,引发电感电压。
电感电压的大小与电流变化的速率有关。
交流电压和电流之间的相位差为90度,电感电压滞后于电流。
- 电容:交流电压通过电容时,电容器会储存电荷,并在电流方向改变时释放电荷。
交流电压和电流之间的相位差为-90度,电容电压超前于电流。
5. 交流电流的危险性交流电流对于人体具有一定的危险性,尤其是当电流流过人体时,可能会造成触电伤害。
因此,我们在日常生活中需要注意安全使用电器设备,并及时采取防护措施。
总结:通过对物理交变电流的了解,我们可以更好地理解电流的性质和特点,以及其在电路中的作用。
高中物理交变电流知识点
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《高中物理必考公式定律与知识梳理》第十二章 交变电流
10 第十二章 交变电流第一节 交变电流-@>% )一交变电流大小和方向都随着时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流(A C )㊂二交变电流的产生图121如图121所示,当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,因而在线圈中会产生感应电流㊂线圈做周期性的运动,在线圈中就产生了大小和方向都随时间变化的交变电流㊂04三正弦式交变电流1.定义:按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,简称正弦式电流㊂2.产生:将线圈置于匀强磁场中,使其绕垂直于磁感线的轴做匀速转动,线圈中就会产生正弦式交变电流㊂3.中性面:与磁场方向垂直的平面㊂第二节 描述交变电流的物理量-@>% )一交变电流的周期和频率1.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㊂2.频率f :交变电流在1s 内完成周期性变化的次数㊂单位是赫兹,简称赫,符号是H z㊂3.周期和频率的关系:T =1f或f =1T ㊂二交变电流的“四值”比较物理量物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e=E m s i nωti=I m s i nωt计算线圈某一时刻的感应电流㊁电压或受力情况等峰值最大的瞬时值E m=N B SωI m=E m R+r确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值对正弦式交变电流有:E=E m2U=U m2I=I m2①计算与电流热效应有关的量(如功率㊁热量等)㊂②电气设备上标注的额定电压㊁额定电流都是有效值㊂③保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图像中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E-=nΔΦΔt计算通过电路横截面的电荷量10的影响-@>% )一电感器对交变电流的阻碍作用1.感抗(1)定义:电感器对交变电流的阻碍作用的大小㊂(2)影响因素:感抗与线圈的自感系数L及交变电流的频率f有关,L越大,f越高,感抗也越大㊂2.电感对电路的作用(1)低频扼流圈:匝数为几千甚至超过一万,自感系数为几十亨,可以用来 通直流,阻交流 ㊂(2)高频扼流圈:匝数为几百或几十,自感系数为几毫亨,可用来 通直流㊁通低频,阻高频 ㊂二电容器对交变电流的阻碍作用1.容抗(1)定义:电容器对交变阻碍作用的大小㊂(2)影响因素:容抗与电容器的电容C及交变电流的频率f有关,C越大,f越高,容抗越小㊂2.电容在电路中的作用通交流,隔直流;通高频,阻低频㊂06第四节变压器-@>% )一变压器的构造及原理1.构造:闭合铁芯,绕在闭合铁芯上的原㊁副线圈㊂2.工作原理:电磁感应(互感)㊂3.理想变压器原、副线圈中基本量的关系理想变压器没有能量损失和磁通量损失基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,P入=P出电压关系①只有一个副线圈时:U1U2=n1n2㊂②有多个副线圈时:U1n1=U2n2=U3n3= =U n nn电流关系①只有一个副线圈时:I1I2=n2n1㊂②有多个副线圈时:由P入=P出得I1n1=I2n2+I3n3+ +I n n n频率关系f1=f2(变压器不改变交变电流的频率)二理想变压器各物理量变化的决定因素1.输入电压U1决定输出电压U2㊂102.输出电流I2决定输入电流I1㊂3.输出功率P2决定输入功率P1㊂第五节电能的输送-@>% )一降低输电耗损的两个途径1.减小输电线的电阻选用电阻率小的材料做导线或增大导线的横截面积㊂2.减小输电导线中的电流在输电功率一定的条件下,提高输电电压,以减小输电电流,从而减小输电导线上损失的电功率㊂二远距离高压输电1.远距离高压输电的电路示意图(图122)图122082.远距离高压输电的基本关系(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P3+P线㊂(2)电压关系:U1U2=n1n2,U3U4=n3n4,U2=U3+U线㊂(3)电流关系:I1I2=n2n1,I2=I线=I3,I3I4=n4n3㊂(4)输电导线上损耗的电功率P线=I2线R线=P22U22R线㊂当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损失的功率就减少到原来的1n2㊂10。
物理交变电流知识点
物理交变电流知识点1交流电:大小和方向均随时间作周期性变化的电流。
方向随时间变化是交流电的最主要特征。
2交流电的产生①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时,线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电,这种交流电叫正弦式交流电。
②中性面:垂直于磁场的平面叫中性面。
线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,此位置线圈中的感应电动势为零,且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。
线圈每转一周,两次经过中性面,感应电流的方向改变两次。
3正弦式交流电的变化规律:若从中性面位置开始计时,那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。
1描述交流电的大小①瞬时值:交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向。
②最大值:交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量。
③有效值:是根据交流电的热效应规定的,反映的是交流电在能量方面的平均效果。
让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻,若在相等时间内产生的热量相等,这一恒定电流值就是交流电的有效值。
各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。
2周期和频率是用来表示交流电变化快慢的物理量:1变压器的构造及原理①构造:由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组或两组以上的线圈组成。
和电源相连的线圈叫原线圈,与负载相连的线圈叫副线圈。
②工作原理原线圈加上交变电压后会产生交变的电流,这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量,那么副线圈中会产生交变电动势,若副线圈与负载组成闭合电路,副线圈中也会有交变电流产生,它同样在铁芯中激发交变的磁通量,这样,由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象。
变压器工作的物理基础就是利用互感现象。
2理想变压器①铁芯封闭性好、无漏磁现象,即穿过原、副线圈的磁通量相等。
②线圈绕组的电阻不计,无铜损现象。
③铁芯中涡流不计,即铁芯不发热,无铁损现象。
对理想变压器有:原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。
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第五章交变电流
一、交变电流的产生
1、原理:电磁感应
2、中性面:线圈平面与磁感线垂直的平面。
3、两个特殊位置的比较
①线圈平面与中性面重合时(S ⊥B),磁通量Φ最
大,
t
∆∆Φ
=0,e=0,i=0,感应电流的方向将发生改变。
②线圈平面平行与磁感线时(S ∥B),Φ=0,
t
∆∆Φ
最大,e 最大,i 最大,电流方向不变。
4、 穿过线圈的磁通量与产生
的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总就是互余的:
函数
图象
磁通量
电动势
电压
电流
注:对中性面的理解
交流电瞬时值表达式的具体形式就是由开始计时的时刻与正方向的规定共同决定的。
若从中性面开始计时,虽然该时刻穿过线圈的磁通量最大,但线圈两边的运动方向恰与磁场方向平行,不切割磁感线,电动势为零,故其表达式为
;但若从线圈平面与磁场平行时开始计时,虽然
该时刻穿过线圈的磁通量为零,但由于此时线圈两边的速度方向与磁场方向垂直,电动势最大,故
其表达式为。
二、对交变电流图像的理解
交变电流的图像包括φ-t、e-t、i-t、u-t等,具体图像见上页,现只研究e-t 图像
从图像上可得到信息:
1、线圈平面与中性面平行时为计时平面
2、电流最大值
3、周期T与频率f
4、不同时刻交流电的瞬时值
5、线圈处于中性面与电流最大值对应的时
刻
6、任意时刻线圈的位置与磁场的夹角
周期
完成一次周期性变化所
用的时间
物理意义:表示交变电流变化快慢
的物理量
频率
1s内完成周期性变化的
次数
我国民用交变电流:T=0、 02
s,f=50 Hz,
三、表征交变电流的物理量
1、瞬时值、峰值(最大值)、有效值、平均值的比较
物理量物理含义重要关系适用情况及说明
瞬时值交变电流某一时刻的值
计算线圈某时刻的受力情况或力
矩的瞬时值
最大值最大的瞬时值讨论电容器的击穿电压(耐压值) 有效值
跟交变电流的热效应等
效的恒定电流值
对正(余)弦交流电
有:
(1)计算与电流的热效应有关的量
(如功、功率、热量)等
(2)电气设备“铭牌”上所标的一
般就是有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值
交变电流图像中图线与
时间轴所夹的面积与时
计算通过电路截面的电荷量
t
n
E
∆
∆Φ
=
__
间的比值
交流电的平均值就是指一段时间内交流电瞬时值的平均值。
平均值就是由公式
确定。
它表现为交流图象中波形与横轴(t轴)所围的“面积”对时间的比值,其值大小与所取时间间隔有关。
如正弦式交流电,其正半周期或负半周期
的平均电动势大小为,而一个周期内的平均电动势却为零.而技术上应用的交流电的平均值就是指一个周期交流电的绝对值的平均值,也等于交流电在
正半个周期或周期内的平均值。
同一交流电的平均值与有效值并不相同。
不同时间内平均值一般不同,平均值大小还与电流的方向有关,若一段时间内电流的方向发生改变,则流过导线横截面上的电荷量为两个方向上的电荷量之差;平均值就是与电荷量相关联的,所以凡涉及计算一段时间内通过导线横截面上电荷量的问题,应利用平均值处理。
四、电感与电容对交变电流的作用
1.电感对交变电流的阻碍作用
电感对交变电流有阻碍作用,电感对交变电流阻碍作用的大小,用感抗表
示,。
电感对交变电流有阻碍作用的原因就是:当线圈中电流发生变化时,在线圈本身中产生自感电动势,自感电动势总就是阻碍线圈中电流的变化。
扼流圈有两种,一种叫低频扼流圈,线圈的自感系数L很大,作用就是阻交流,通直流;另一种叫高频扼流圈,线圈的自感系数L很小,作用就是阻高频,通低频。
2.电容对交变电流的作用
(1)交变电流能够通过电容器,电容器交替进行充电与放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器,实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的电介质。
(2)电容器对交变电流的阻碍作用:电容器对交变电流有阻碍作用,电容器对交变电流阻碍
作用的大小,用容抗表示,。
电容器的作用“通高频、阻低频”或“通交流,隔直流”。
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,交流电能通过但有阻碍作用
影响因素自感系数越大,交流电频率越大,阻碍电容越大,交流电频率越大,阻碍作用越
21
21n n U U =1221n n I I =2211t t ∆∆Φ=∆∆Φ作用越大,即感抗越大
小,即容抗越小
应用
低频扼流圈:通直流、阻交流 高频扼流圈:通低频、阻高频
隔直电容:通交流、隔直流 旁路电容:通高频、阻低频
三、变压器:
1、原理:原、副线圈中的互感现象,原、副线圈中的磁通量的变化率相等。
P 1=P 2
2、变压器只变换交流,不变换直流,更不变频。
原、副线圈中交流电的频率一样:f 1=f 2高压线圈匝数多、电流小,
导线较细;低压线圈匝数少、电流大,导线较粗。
3、如右图:U 1:U 2:U 3=n 1:n 2:n 3 n 1 I 1=n 2 I 2+ n 3 I 3 P 1=P 2+P 3 四、电能输送的中途损失:
(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3
(2)输电导线损失的电压:U 损=U 2-U 3=I 线R 线
(3)输电导线损耗的电功率:P 损=P 3-P 2=I 线U 损=I 线2R 线=( )2R 线
由以上公式可知,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n 倍, 输电导线上损耗
的功率就减少到原来的。
ΔU=Ir 线= r 线 =U 电源—U 用户 ΔU ∝
ΔP=I 2 r 线= r 线 =P 电源—P 用户 ΔP ∝ 注:理想变压器的动态分析问题,大致有两种情况:
一类就是负载电阻不变,原副线圈的电压,电流,输入与输出功率随
匝数比变化而变化的情况。
另一类就是匝数比不变,上述各量随负载电阻变化而变化的情况。
不论哪种情况都要注意:
(1)根据题意弄清变量与不变量。
(2)要弄清“谁决定于谁”的制约关系,即理想变压器各物理量变化的决定因素。
动态分析问题的思路程序可表示为:
P U
1U 2)(U
P 21U 2
2
U P U 1。