2020年高中物理竞赛（基础篇）—电磁学 第九章 交流电路(共39张PPT)

第九章 交流电路 §9.1 基本概念和描述方法 §9.2 交流电路中的元件及其性质 §9.3 交流电路的分析方法 §9.4 交流电的功率 §9.5 交流电路分析举例 §9.6 变压器 导言 一、交流电与简谐交流电的概念 交流发电机产生的感应电动势和感应电流是随时间作周期性变化的，称为交流电。并且符合正弦函数的振动频率，属于简谐振动，因此称为简谐交流电。 图9.1 交流发电机原理 二、交流发电机原理 根据电磁感应原理制成的，是动生电动势的典型例子。当线圈在原动机带动下在均匀磁场中匀速转动时，线圈的两个边切割磁力线，在线圈中产生感应电动势： 其中，S为线圈的面积。 穿过线圈的磁通量的变化为： 根据Farady-lenz定律 §9.1 基本概念和描述方法 一、简谐交流电 以正弦或余弦规律变化有一定频率和峰值的简谐波。 二、其他形式的交流电 （1）具有固定的频率或作周期性的变化，且都可以通过傅立叶变换分解为多种不同频率的简谐成分的叠加； （2）这些简谐成分在线性电路中彼此独立。 图9.2 各种波形的交流电 三、简谐交流电的函数表示式 简谐交流电的电动势、电压和电流都可以写成时间的正弦函数或余弦函数的形式： 1、幅值 幅值或峰值： 、Um、 Im； 瞬时值： 、u(t)、i(t)； 有效值的定义：交流量的方均根值。 交流电通过纯电阻元件在一个周期内产生的焦耳热等同于其有效值的直流电在相同时间内产生的热能。 2、频率 表达式中ω为交流发电机转子角速度，等于交流电的角频率。 ω与频率f的关系为ω=2πf； 交流电的周期为 。 3、相位 相位是反映交流电在每一时刻的大小和变化趋势的特征量。 两个相同频率的交流电瞬时状态的差别，由相位差描述；相位差反映了两个交流电的变化的步调。 当两个交流量比较相位时，必须化成相同的函数形式，而且应在同一时刻才能比较。 §9.2 交流电路中的元件及其性质 交流电路研究的基本问题和直流电路一样，是同一元件上电压和电流的关系，以及电流、电压和功率在电路中各个元件上的分配。 交流电路中，电阻、电容和电感3种元件的性质不同，互相制约，又互相配合，组成了多种多样的电路，适应各种不同的需要。 交流电路中，电压和电流的关系不仅有量值(峰值或