高中物理知识点总结：交流电

　　交流电

　　知识要点：

　　1、交流电

　　2、基本要求：

　　（1）理解正弦交流电的产生及变化规律①矩形线圈在匀强磁场中，从中性面开始旋转，在已知B、L、情况下，会写出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。

　　②函数表达式与图象相互转换。

　　（2）识记交流电的物理量，最大值、瞬时值、有效值；周期、频率、角频率；

　　（3）理解变压器的工作原理及初级，次级线圈电压，电流匝数的关系。理解远距离输电的特点。

　　一、交流电的产生及变化规律：

　　1、产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。

　　矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5—1所示，产生正弦（或余弦）交流电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。

　　图5—1

　　2、变化规律：

　　（1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面。

　　线圈平面位于中性面位置时，如图5—2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零。因此，感应电动势为零。

　　图5—2

　　当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时）如图5—2（C）所示，穿过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。因此，感应电动势值最大。（伏）（N为匝数）

　　（2）感应电动势瞬时值表达式：若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：（伏）如图5—2（B）所示。感应电流瞬时值表达式：（安）

　　若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：（伏）如图5—2（D）所示。感应电流瞬时值表达式：（安）

　　3、交流电的图象：图象如图5—3所示。图象如图5—4所示。

　　想一想：横坐标用t如何画。

　　4、发电机：发电机的基本组成：线圈（电枢）、磁极

　　种类

　　旋转磁极式发电机能产生高电压和较大电流。输出功率可达几十万千瓦，所以大多数发电机都是旋转磁极式的。

　　二、表征交流电的物理量：

　　1、瞬时值、最大值和有效值：交流电在任一时刻的值叫瞬时值。

　　瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值。

　　交流电的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻，如果二者热效应相等（即在相同时间内产生相等的热量）则此等效的直流电压，电流值叫做该交流电的电压，电流有效值。

　　正弦（或余弦）交流电电动势的有效值和最大值的关系为：

　　交流电压有效值；交流电流有效值。

　　注意：通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电器上说明的耐压值是指最大值。

　　2、周期、频率和角频率

　　交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。以T表示，单位是秒。

　　交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。以f表示，单位是赫兹。

　　周期和频率互为倒数，即。我国市电频率为50赫兹，周期为0.02秒。

　　角频率：单位：弧度/秒

　　三、变压器：

　　1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。

　　理想变压器的效率为1，即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5—6），原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。

　　即

　　因为有，因而通过原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。

　　即

　　注意：①对于副线圈有两组或两组以上的变压器来说，原、副线圈上的电压与它们的匝数成正比的规律仍然成立，但各副线圈的电流则应根据功率关系，去计算各线圈的电流强度，即。

　　②当副线圈不接负载（外电路断开时）I2=0，，因此。

　　③当副线圈所接负载增多时，由于通常负载多是并联使用，因此，总电阻减少，使增大，输出功率增大，所以输入功率变大。

　　④因为，即，所以变压器中高压线圈电流小，绕制的导线较细，低电压的线圈电流大，绕制的导线较粗。

　　⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬时值。

　　2、远距离送电：

　　由于送电的导线有电阻，远距离送电时，线路上损失电能较多。

　　在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下，提高送电电压，减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。

　　线路中电流强度I和损失电功率计算式如下：

　　注意：送电导线上损失的电功率，不能用求，因为不是全部降落在导线上。