选择性必修第二册 第5讲 交变电流-【全频累积】2023高中物理知识点考点全频积累高一高二高三全适用

338 第二十章 交变电流 第5讲 交变电流 知识点1　交变电流 一、 交变电流 1. 交变电流:大小和方向 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 都随时间做周期性变化的电流,简称交流. 2. 直流:方向不随时间变化的电流. 二、 交变电流的产生 1. 交变电流的产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速 转动. 2. 过程分析: (1) 线圈由图甲所示位置转到图乙所示位置的过程中,电流方向为A→ 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 D→C→B→A 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 (2) 线圈由图乙所示位置转到图丙所示位置的过程中,电流方向为A→ D→C→B→A. (3) 线圈由图丙所示位置转到图丁所示位置的过程中,电流方向为A→ B→C→D→A. (4) 线圈由图丁所示位置转到图甲所示位置的过程中,电流方向为A→ 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 B→C→D→A 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 . 三、 交变电流的变化规律 1. 正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 2. 正弦式交变电流的表达式: e=Emsin ωt u=Umsin ωt i=Imsin ωt 重点强调方向周期性变化 方向不随时间 变化的电流叫作直 流，大小和方向都不 随时间变化的电流叫 作 x1 ，日 常使用的各种充电器 能把交变电流变成低 压直流 产生条件：① 匀强磁场. ② 线圈匀速转动. ③ 线圈的转轴垂直于磁场方向 中性面：中性面位置（S⊥B，如图中的甲、丙）是 线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt 为0，e为 0，i为0.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转 一圈电流方向改变 x2 次 垂 直 中 性 面 位置（S∥B，如 图中的乙、丁） 此时Φ为0，ΔΦΔt 最 大，e最大，i最大 正弦式交变电流的产生：线圈绕着垂直于磁场的轴匀速 转动产生正弦式交变电流；与线圈形状和转轴的位置无关 其中Em=NωBS，若线圈从垂直中性面位置开始计时，则e=Emcos ωt 其中Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流的最大值，也叫峰值 {#{QQABCYAUogiAAAAAAQgCQw1wCkGQkBAACKoOABAAIAIAAAFABAA=}#} 339 3. 交变电流的图像:正弦式交变电流中相关量随时间变 化的图像如图所示. 四、 交流发电机 1. 构造:电枢、磁体. 2. 分类:(1) 旋转电枢式发电机:电枢转动,磁极不动. (2) 旋转磁极式发电机:磁极转动,电枢不动. 3. 生活中常用的是旋转磁极式发电机. 知识点2　交变电流的描述 一、 周期和频率 1. 周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间,叫作交变电流的周 期,通常用T 表示,单位是秒. 2. 频率:交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数,叫作交变电流的 频率,通常用f 表示,单位是赫兹. 3. 角速度ω 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 (1) 定义:产生交变电流的线圈单位时间内转过的角度. (2) 单位:弧度每秒(rad/s). (3) 意义:角速度越大,则交变电流变化越快. 4. 周期(T)、频率(f)及角速度(ω)之间的关系 (1) 周期和频率之间的关系为T= 1 f 或f= 1 T. (2) 角速度与周期、频率之间的关系为ω= 2π T=2πf. 二、 交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 1. 瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数. 2. 峰值:交变电流的电压、电流所能达到的最大数值 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 . 3. 有效值 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 :让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变 电流的一个周期内它们产生的热量相等,则把这个恒定电流的电流I、电压U 叫作这一交变电流的有效值 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 . 正弦式交变电流的有效值与峰值的关系 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 :(1) 电动势的有效值:E= Em 2 = 0.707Em.(2) 电流的有效值:I= Im 2 =0.707Im.(3) 电压的有效值:U= Um 2 = 0.707Um. 4. 平均值:交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间