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高中物理交流电公式及知识点总结

2019-08-11 14:51:04文/叶丹

交流电是指电流大小和方向随时间作周期性变化的电流,在一个周期内的运行平均值为零。不同于直流电,它的方向是会随着时间发生改变的,而直流电没有周期性变化。

交流电公式

交流电公式有哪些

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交流电知识点整理

第一节 交流电的产生和变化规律

一、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,简称交流。如图15-1所示(b)、(c)、(e)所示电流都属于交流,其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图(b)所示。而(a)、(d)为直流其中(a)为恒定电流。

二、正弦交流的产生及变化规律

1、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

2、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。这一位置穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。

3、规律:

(1)函数表达式:从中性面开始计时,则e=NBSωsinωt。用εM表示峰值εM=NBSω,则e=εMsinωt在纯电阻电路中,电流I=sinωt=Isinωt,电压u=Usinωt。

4、交流发电机

(1)发电机的基本组成:

①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)

②用来产生磁场的磁极

(2)发电机的基本种类

①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)

②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)

无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子

第二节表征交变电流的物理量

1、表征交变电流大小物理量

(1)瞬时值:对应某一时刻的交流的值,用小写字母x表示,e i u

(2)峰值:即最大的瞬时值,用大写字母表示,UmImεm

εm= nsBω

Im=εm/ R

注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为ε=NBSω,即仅由匝数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都是无关的。

(3)有效值:

①意义:描述交流电做功或热效应的物理量

②定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

③正弦交流的有效值与峰值之间的关系是

注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有

的关系,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,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I。

④交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。

⑤在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

(4)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。

交流的有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的交流来说,其有效值是一定的。而平均值是由公式

确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定,在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流,其正半周或负半周的平均电动势大小为

,而一周期内的平均电动势却为零。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。

在实际应用中,交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值,解题中,若题示不加特别说明,提到的电流、电压、电动势时,都是指有效值。

2、表征交变电流变化快慢的物理量

(1)周期T:电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s

(2)频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:Hz

(3)角频率ω:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位:rad/s

(4)角速度、频率、周期的关系:

3、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),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

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