知識點:
大小和方向隨時間周期性變化的電流稱為交流電。 按正弦規律變化的電動勢和電流稱為正弦交流電。
2、正弦交流電
(1) 函數式:
e=E m sinωt (其中 ★E m =NBSω)
(2)當線圈平面與中性面重合時,磁通量最大,電動勢為零,磁通量變化率為零。 當線圈平面垂直于中心平面時,磁通量為零,電動勢最大,磁通量變化率最大。
(3) 若在線圈平面與磁場方向平行時開始計時,則交流電流的變化規律為 i=I m cosωt。
(4) 圖片:
正弦交流電的電動勢e、電流i、電壓u可以用函數圖像來描述。
3.表征交流電的物理量
(1)瞬時值:
某一時刻的交流電值常用e、u、i表示。
(2) 最大值:
Em = NBSω,最大值Em(U m,I m)與線圈的形狀和旋轉軸在線圈平面中的位置無關。 在考慮電容器的耐壓值時,應以交流電流的最大值為基準。
(3) 有效值:
交流電的有效值是根據電流的熱效應來指定的。 即同時在同一電阻內能產生與某一交流電相同熱量的直流電值,稱為該交流電的有效值。
①計算電功、電功率等物理量和確定熔斷器的熔斷電流時,必須采用有效值計算。 有效值與最大值的關系E=Em/、U=Um/、I=Im/僅適用于正弦交流電。 ,其他交流電的有效值只能根據有效值的定義來計算,公式千萬不能亂。
②正弦交流電中,各種交流用電設備上標注的數值和交流電流表上的測量值均指有效值。
(4) 周期和頻率:
周期T:交流電完成一個周期變化所需的時間。 在一個周期內,交流電的方向改變兩次。
頻率f:交流電在1s內完成周期性變化的次數。 角頻率:ω=2π/T=2πf。
4、電感、電容對交流電的影響
(1) 電感器:
通直流,阻交流; 通過低頻,阻擋高頻。
(2)電容器:
通交流電,阻直流電; 通過高頻,阻擋低頻。
5. 變壓器
(1)理想變壓器:
運行時無功率損耗(即無銅損、鐵損)。 因此,不包括理想變壓器原、次級線圈的電阻。
(2)★理想變壓器關系:
①電壓關系:U1/U2=n1/n2(變壓比),即電壓與匝數成正比。
②權力關系:
P 輸入 = P 輸出,即 I1U1=I2U2+I3U3 +…
③現有關系:
I1/I2=n2/n1(電流比),即對于只有一個次級線圈的變壓器,電流與匝數成反比。
(3)變壓器的高壓線圈匝數多,電流小,可用較細的導線繞制。 低壓線圈匝數少,但電流大,應繞較粗的線。
6.電能的傳輸
(1) 關鍵:
減少輸電線路上的電能損耗:P消耗=I 2 R線路
(2)方法:
①降低傳輸線的電阻高中物理導線,如采用低電阻率的材料; 增加導線的截面積。
②提高輸電電壓,降低輸電電流。 前一種方法效果非常有限,且成本較高,所以一般采用后一種方法。
(3)長距離電力傳輸過程:
輸電導體中的電力損耗:P損耗=(P/U)2R線路。 因此,當傳輸的電能一定時物理資源網,傳輸電壓增加到原來的n倍,傳輸導體上損耗的功率減少到原來的1/n2。
(4)在解決長距離電力傳輸相關問題時,不常用公式P損耗=U線I線或P損耗=U線2R線。 原因是一般情況下,U線不容易找到,而且很容易把U線總是與U混淆而導致錯誤。
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測試點:
01
整理測試點
(1) 正弦交流電的產生和鏡像
①制作:在均勻磁場中,線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速旋轉。
②中性面:與磁場方向垂直的平面;
中性面的特性: (a)當線圈位于中性面上時,通過線圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應電動勢為零; (b) 線圈旋轉一周并通過中性面兩次。 線圈每次經過中性面時,電流方向都會改變。
③圖像:用于描述交流電流隨時間的變化。 如果線圈從中性面位置開始計時,則圖像將是正弦函數曲線。
(2) 正弦交流電的函數表達式、峰值和有效值
① 正弦交流電的函數表達式(線圈在中性面位置開始計時)(其中ω等于線圈旋轉的角速度,Em=nBSω)
(a)電動勢e隨時間的變化規律:e=ωt。
(b) 負載兩端電壓u隨時間變化:u=Umsinωt。
(c) 電流i隨時間變化的規律:i=Imsinωt。
②交流電流瞬時值、峰值、有效值
(a)瞬時值:某一時刻的交流電流值是時間的函數。
(b)峰值:交流電的電流或電壓所能達到的最大值高中物理導線,也稱最大值。
(c)有效值:相當于交流電熱效應的恒流值稱為交流電有效值。 對于正弦交流電,有效值與峰值的關系為:
(d)平均值:交流電圖像中波形與橫軸所圍成的面積與時間的比值。
02
解決問題的能力
(1)求交流電流瞬時值表達式的基本思想
①確定正弦交流電的峰值,根據已知的圖像讀數或公式Em=nBSω求出相應的峰值。
②明確線圈的初始位置,找到對應的函數關系:線圈從中性面位置開始旋轉,則其圖像為正弦函數圖像,函數公式為i=Imsinωt; 線圈從垂直中性面位置開始旋轉,則其圖像為余弦函數圖像,函數公式為i=Imcosωt。
(二)交流電“四值”的比較與理解
(3)交流電有效值的計算方法
① 正弦(余弦)交流電有效值計算方法
② 非正弦交流電有效值計算方法:
高中能計算有效值的非正弦通信問題主要有兩類:
(a) 每個時間段的電流大小都有自己的恒定值,并且具有周期性。
(b)電流在一定時間內呈正弦變化,并且在這段時間內電流完成從零到最大值的整數次變化,并且這種變化是周期性的。
上述兩類問題的有效值計算方法是:取一段時間,先計算每段時間內通過電阻R的功率,得到一段時間內的總發熱量,然后設可以計算出電壓U的有效值(或電流的有效值U)、交流電的有效值U或I。
(4)交流電流與電路綜合分析
在交流電的電路中,首先要了解電路結構,然后注意最大值、有效值、平均值等概念的區別。 最后,我們必須將交流知識和恒流知識結合起來,利用現有的知識和方法來處理問題。 問題的一部分。
03
真題分析
(多選)如圖所示,a線是線圈在均勻磁場中勻速旋轉時產生的正弦交流電的圖像。 當調節線圈速度時,其在同一磁場中勻速旋轉時產生的正弦交流電的圖像。 如圖b所示。 下列關于這兩種正弦交流電的說法正確的是:( )
A.圖中,t=0時刻通過線圈的磁通量為零。
B. 線圈的兩個轉速之比為3:2
C。 交流電a的瞬時值u=πt(v)
D、AC b電壓最大值為20/3V
實踐:
課件:
課程計劃:
高中生學習建議:
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