内容正文:
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专题11 交变电流
考点46 交变电流
考点47 变压器 远距离输电
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考点46 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,叫做交变电流.当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的感应电动势、感应电流随时间按正弦规律变化,称为正弦式电流.
2.正弦交流电的变化规律
(1) 中性面:线圈平面和磁场方向垂直时的位置称为中性面.此时穿过线圈的磁通量最大,但变化率为零,感应电动势为零.线圈平面与中性面垂直时,磁通量为零,磁通量的变化率最大,电动势最大.
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(2) 若从中性面开始计时,函数式e=Emsin ωt(其中最大值Em=nBSω),若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,函数式e=Emcos ωt.
(3) 图像:正弦交流电的电动势e、电流i和电压u的变化规律可用正弦或余弦函数图像描述.
3.表征交变电流的物理量
(1) 瞬时值:是指交变电流在某一时刻所具有的数值,常用e、u、i表示.若线圈从中性面开始转动计时,则t时刻的感应电动势瞬时值表达式为e=Emsinωt,感应电流瞬时值表达式为i=Imsinωt,电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为u=Umsinωt.
考点46 交变电流
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(2) 峰值:交变电流的峰值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值,它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低.当矩形线圈在匀强磁场中匀速转动到与磁场方向平行时,产生的感应电动势具有最大值Em=nBSω.此时电路中的电流及用电器两端的电压都具有最大值,即Im=Em/(R+r),Um=ImR.
【关键点拨】最大值Em(Um、Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.
(3) 有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值.正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系为:,,.
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(4) 平均值:交流电的平均值是指一段时间内交流电瞬时值的平均值.平均值由公式确定.它表现为交流图像中波形图与横轴(t轴)所围的“面积”与时间的比值,其值大小与所取时间间隔有关.
(5) 周期和频率
周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内,交流电的方向变化两次.
频率f:交流电在1 s内完成周期性变化的次数