1、 高考物理知识点之交变电流考试要点基本概念一、交变电流的产生1. 正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生如图所示设矩形线圈abcd以角速度绕oo 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零经过时间t线圈转过t角，这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于t ，设ab边的长度为l，bd边的长度为l，线圈中感应电动势为，对于N匝线圈，有或者写成（ 叫做电动势的最大值。）由上式，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的根据闭合电路
2、欧姆定2中性面线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面应注意：中性面在垂直于磁场位置线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大线圈平面通过中性面时感应电动势为零线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次3正弦交流电的图象 矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t（0，T/4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值Em在t （T/4，T/2）时间内，线圈中感应电动势从最大值Em减小到0在t （T/2，3
3、T/4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em在t （3T/4，T）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示二、描述交变电流的物理量1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：，.应当注意必须从中性面开始。2、最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。3、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可
4、用法拉第电磁感应定律来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有.计算平均值切忌用算术平均法即求解。平均值不等于有效值。4、有效值：有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：，对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。电器设备上标注的额定值是有效值交流电表测量的是交流的有效值如果没有特殊强调，交流的数值指的都是有效值计算某一时间段的功率，要用有效值，计算某一时刻的功率，要用瞬时值，计算通过某个截面的电量，要用平均值三、感抗和容抗（统称电抗
5、）A、电感对电路的影响接通直流和交流，比较灯泡的亮度，先接通交流，再接上电感，比较灯泡的亮感抗：作用：通直流、阻交流、通低频、阻高频原因：电磁感应（自感）B、电容对电路的影响接通直流和交流，比较灯泡的亮度先接通交流，再接上电感，比较灯泡的亮度容抗：作用：通交流、阻支流、通高频、阻低频原因：充放电过程中，电荷间的相互作用C、电感和电容的应用高频扼流圈感抗小，匝数较少，通高频，阻低频低频扼流圈感抗大，匝数较多，通低频，阻直流隔直电容器高频旁路电容D、小结：交流的强度不仅与电压和电阻有关，还与电容和电感有关 一、理想变压器1、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2、作用：在输送
6、电能的过程中改变电压3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象（互感）4、理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1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：，忽略原、副线圈内阻，有 U1E1 ，U2E2，另外，考虑到铁心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 由此便可得理想变压器的电压变化规律为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 ，而 ，于是又得理想变压器的电流变化规律为，由此可见：理想变压器的理想化
7、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）二、变压器的物理量变化的规律1、电压规律 理解：（1）U1由电源决定，U2 随U1和n的变化而变化，副线圈相当于一个新电源 （2）U / n 表示单匝线圈的电压。（类比于砌墙）2、功率规律 理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量 （2）p1随p2的变化而变化，但p1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律理解： R增大，I2 减小，p2 减小，p1减小，I1 减小 n2增加，U2增加，I2 增加，p2增加
8、，p1增加，I1增加结论：I1随I2地变化而变化多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 （类比：砌墙）U1 I1U3I3U2 I2（2） 令三、远距离输电用户电源U,pU，pRU，pA、明确物理量 电源的输出电压U，输出功率p 导线上损失电压U，损失功率p 用户得到的电压U，得到的功率pB怎样减少电能损失减小时间t减小电阻 减小导线长度L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积s减小电流，提高输出电压，p与输出电压U平方反比C其他方面的能量损失输电线上的电压损失，除与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。第 5 页 共 5 页