第三章 交变电流与远距离输电 知识点清单-2023-2024学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

新教材 鲁科版2019版 物理选择性必修第二册 第3章知识点清单 目录 第3章　交变电流与远距离输电 第1节　交变电流的特点 第2节　交变电流的产生 第3节　科学探究变压器 第4节　电能的远距离输送 2 / 2 第3章　交变电流与远距离输电 第1节　交变电流的特点 一、直流电流和交变电流 1. 直流电流：方向不随时间变化的电流。 2. 交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 二、交变电流的周期和频率 1. 交变电流的周期和频率的比较 周期(T) 频率(f) 定义 交变电流完成1次周期性变化所需的时间 交变电流在1 s内完成周期性变化的次数 单位 国际单位制单位：s(秒) Hz(赫兹) 作用 表示交变电流变化的快慢 联系 T= 2. 我国使用的交变电流的频率为50 Hz，周期0. 02 s 3. 正弦式交变电流：电流的大小和方向随时间按正弦规律变化。 三、交变电流的最大值和有效值 1. 最大值(又称峰值) 用Um、Im分别表示交变电流在1个周期内电压和电流能达到的最大值，又称峰值。 2. 有效值 (1)定义：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就可以把该恒定电流的数值规定为这一交变电流的有效值。 (2)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系：U=Um≈0. 707Um，I=Im≈0. 707Im。 (3)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流等，都是指有效值；交流电流表和交流电压表的示数是有效值；当人们提到某一交变电流值的时候，如果没有特别说明，都是指有效值。 (4)电气元件、设备对电压或电流有一定的耐受极限，这是指交变电压或交变电流的最大值。 四、交变电流有效值的理解 1. 有效值的两种计算方法 (1)若电流是按正(余)弦规律变化的电流，可利用正弦式交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即U=，I=。 (2)当电流不是按正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义来求解有效值，且时间一般取一个周期。其具体求解方法是： 第一步：假设让交变电流通过定值电阻R，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)； 第二步：热量Q用相应的物理量的有效值表示，如Q=I2Rt，Q=； 第三步：代入数值，求出相应的有效值。 2. 几种常见电流的有效值 电流名称 电流图线 有效值 正弦式 交变电流 I= 正弦半波 电流   I= 正弦单向 脉冲电流 I= 矩形单向 脉冲电流 I=Im 非对称性 矩形脉冲电流 I= 第2节　交变电流的产生 一、交流发电机 1. 原理：由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合回路的磁通量发生变化，就可 以产生感应电动势和感应电流。 2. 构造：发电机主要是由线圈(电枢)和磁极两部分组成。 3. 种类：旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。 4. 交流发电机：能产生大小和方向随时间做周期性变化电流的发电机，称为交流发 电机。 二、正弦式交变电流的产生原理 1. 实验原理：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，感应电流的大小和方向都随时间做周期性变化。 2. 过程分析 中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫作中性面。 (1)线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零，感应电流为零。 (2)线圈经过中性面时，感应电流改变方向，线圈转动一周，通过中性面两次，感应电流方向改变两次。 三、正弦式交变电流的变化规律 1. 规律 e=Em sin ωt(条件：从中性面开始计时)(其中：Em=nBSω) i=Im sin ωt(其中：Im=) u=Um sin ωt(其中：Um=Im·R) 2. 正弦式交变电流的图像 四、正弦式交变电流的产生和变化规律 1. 产生过程 　　从中性面开始计时，t=0时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电动势， 如图甲所示；t=T时，ab、cd两边切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，感应电 动势大小Em=nBSω，线圈中感应电流方向是d→c→b→a，如图乙所示；t=T时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电动势产生，如图丙所示；t=T时，ab、cd两边切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，感应电动势大小Em=nBSω，线圈中感 应电流方向是a→b→c→d，如图丁所示；t=T时，图戊同图甲情况。 以电流方向“沿a→b→c→b”为正，在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻，可画出感应电流随时间变化的曲线如图所示. 2. 两个特殊位置物理量的特点比较 中性面 中性面的垂面 位置特点 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 Φ=BS，最大 Φ=0，最小 感应电动势