2015年高三交变电流专题

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2015年高三交变电流专题

一、基础知识复习

1.交变电流的产生和规律

⑴交变电流的意义

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，简称交流电。 图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流。

⑵正弦式电流的产生

①产生方法：如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式电流。

②中性面：中性面的特点是，线

圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。

⑶规律

①函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e =NBS ωsin ωt ，用E m 表示峰值NBS ω，则e =E m sin ωt ，电流t i R E R

e

m ωsin ==

。

②图象表示如图所示 2．表征交变电流的物理量

⑴周期和频率

交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 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（S ），周期越大，交变

电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。

②频率f :交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。

③关系：π

ω

21

=

=T f

⑵最大值和有效值

①交变电流的最大值E m (U m 、I m )与线圈的形状和转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直。

②交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过同样阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做该交流电的有效值.

正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为：2

m E E =

,2

m U U =

,2

m I I =

.各种交流电器

设备上的标示值及交流电表上的测量值都指有效值。

注意: 2

m U U =

,2

m I I =

,2

m E E =

,只适用于正弦交变电流.

⑶最大值、有效值和平均值的应用

①求电功、平均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，正弦交流电的有效值为2

m I I =

，其它交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算。

②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值，t I q =,平均值的计算须用

E =n

t ∆∆Φ和I =R

E 计算，切记E ≠22

1E E +，平均值不等于有效值。 ③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值。

I -I

2

1I 1

＇

R(输电线上总电阻)3.电感和电容对交变电流的作用

(1)电感对交变电流的阻碍作用

①电感对交变电流的阻碍作用的大小，用感抗X L 表示，X L =2πfL （Ｌ为线圈的的自感系数）。 ②电感对交变电流有阻碍作用的原因：当线圈中电流发生变化时，在线圈中产生自感电动势，自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化。

③扼流圈有两种：一种叫做低频扼流圈，线圈的自感系数Ｌ很大，作用是“通直流，阻交流”；另一种叫高频扼流圈，线圈的自感系数Ｌ很小，作用是“通低频，阻高频”。 ⑵电容器对交变电流的作用

①交变电流能够通过电容器，电容器交替进行充电和放电，电路中有了电流，表现为交流电通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘电介质。

②电容对交变电流阻碍作用的大小，用容抗X 表示，fC c X π21

=.

③电容器在电路中表现为“通交流，隔直流；通高频，阻低频”。 4.变压器

(1)变压器是根据电磁感应的原理来改变交流电的电压,变压器工作的基础为互感现象. 理想变压器:输入功率和输出功率相等.P 入=P 出 (2)理想变压器的基本关系式:

变压比:2

12

1

n n U U

=.电流关系: 1

22

1n n I I

=.

若干副线圈时:

2

12

1n n U U =

,k

k n n U U

11=

;k k U I U I U I U I +⋅⋅⋅++=332211或k k n I n I n I n I +⋅⋅⋅++=332211

(3)各物理量的关系

①原线圈电压U 1由提供原线圈电压的电源决定.

②副线圈电压U 2由原线圈的电压和匝数比决定,与副线圈接的用电器无关. ③副线圈的电流由副线圈的电压U 2和副线圈接的用电器决定(2

22R U I =)

④原线圈的电流由输入功率=输出功率决定.

a.变压器空载时,无电流、无功率输出,所以输入功率也为零.

b.当副线圈短路时,I 2无限大,I 1也无限大将烧坏变压器. 5.远距离输电

(1)关键:减少输电线上电能的损失.P 耗=I 2

R 线

(2)方法:a.减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积. b.提高输电电压,减小输电电流.

(3)交流电远距离高压输电电路模式如图所示. (4)远距离高压输电的几个基本关系:

① 功率关系:21P P =,21P

P '=', 线P P P +'=22 ②电流、电压关系:

1

22

1

2

1

I I n n U U =

=

1

2

2

12

1

I I n n U U ''''''=

=

线U U U +'=12 线I I I ='=12③输电电流: 线R U U U P U P I 121

12

22'

-''

===