第三章 交变电流 知识点清单 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交变电流 1　交变电流 一、交变电流 1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流． 2．常见的交变电流的波形图 实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示． 3．直流：方向不随时间变化的电流称为直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流． 二、交变电流的产生：在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。  三、交变电流的变化规律 1.两个特殊位置 (1)中性面位置(S⊥B，如图中的甲) 线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，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两次． (2)垂直中性面位置(S∥B，如图中的乙) 此时Φ为0，最大，e最大，i最大．电流方向不改变． 2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsin ωt，Em叫作电动势的峰值，Em＝NωBS. 3．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，简称正弦式电流． 4．正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt.其中Im、Um分别是电流和电压的最大值，也叫峰值． 5．正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 ①电动势(e)：e＝Emsin ωt，②电压(u)：u＝Umsin ωt，③电流(i)：i＝Imsin ωt (2)从与中性面垂直的位置开始计时 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt. (3)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 函数 图像 磁通量 Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt 电动势 e=Em sin ωt=nBSω sin ωt 电压 u=Um sin ωt= sin ωt 电流 i=Im sin ωt= sin ωt 6．关于交变电流的产生及规律的三点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关． (2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S为有效面积． (3)在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置特征求解． 7．交变电流的峰值 Em＝NωBS，Im＝，Um＝. 8．确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法 (1)确定线圈转动到哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化． (2)确定线圈转动的角速度． (3)确定感应电动势的峰值Em＝NωBS. (4)写出瞬时值表达式e＝Emsin ωt或e＝Emcos ωt. 四、交流发电机 1．主要构造：电枢和磁体． 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． 2　交变电流的描述 一、周期和频率 1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．在交变电流的图像中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T. 2．频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数． 3．周期和频率的关系：T＝或f＝，如图为我国照明电路的u－t图像，则交流电的周期T＝ 0.02 s，频率f＝50 Hz. 4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf. 5．交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关．ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝，ω＝＝2πf＝2πn. 二、峰值和有效值 1．峰值： (1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝，Um＝ImR. (2)电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿． 2．有效值：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应．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，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值． (1)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系 E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im (2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝T，最后代入数据求解有效值． 3．有效值的理解 (1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值． (2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值． (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值． (4)没有特别加以说明的，是指有效值． (5)“交流的最大值是有效值的倍”仅适用于正(余)