高考物理二輪復(fù)習(xí)交變電流知識(shí)專題總結(jié)

　　一．交流電

　　大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流，叫做交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產(chǎn)生于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。

　　二．正弦交流電的變化規(guī)律

　　1．當(dāng)從中性面位置開始在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間而變的函數(shù)是正弦函數(shù)：即 e=εmsinωt，i＝Imsinωt

　　ωt是從該位置經(jīng)t時(shí)間線框轉(zhuǎn)過的角度；ωt也是線速度V與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角；是線框面與中性面的夾角。

　　2、當(dāng)從圖位置開始計(jì)時(shí)：則：e=εmcosωt，i＝Imcosωt

　　ωt是線框在時(shí)間t轉(zhuǎn)過的角度；是線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角；此時(shí)V、B間夾角為（π/2一ωt）．

　　3．對(duì)于單匝矩形線圈來說Em=2Blv=BSω；對(duì)于n匝面積為S的線圈來說Em=nBSω。對(duì)于總電阻為R的閉合電路來說Im=E/R

　　三．幾個(gè)物理量

　　1．中性面：如圖所示的位置為中性面，對(duì)它進(jìn)行以下說明：

　　（1）此位置過線框的磁通量最多．

　　（2）此位置磁通量的變化率為零．所以e=εmsinωt=0，i＝Imsinωt=0

　　（3）此位置是電流方向發(fā)生變化的位置，具體對(duì)應(yīng)圖中的t2，t4時(shí)刻，因而交流電完成一次全變化中線框兩次過中性面，電流的方向改變兩次，頻率為50Hz的交流電每秒方向改變100次．

　　2．交流電的最大值：εm＝BωS  當(dāng)為N匝時(shí)εm＝NBωS

　　（1）ω是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，其單位一定為弧度／秒，nad/s（注意rad是radian的縮寫，round/s為每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單詞round是圓，回合）．

　　（2）最大值對(duì)應(yīng)的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B在同一直線上

　　（3）最大值對(duì)應(yīng)圖中的t1、t2時(shí)刻，每周中出現(xiàn)兩次

　　3．瞬時(shí)值e=εmsinωt， i＝Imsinωt代入時(shí)間即可求出．不過寫瞬時(shí)值時(shí)，不要忘記寫單位，如εm=220√2V，ω=100π，則e=220√2sin100πt V，不可忘記寫伏，電流同樣如此．

　　4．有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應(yīng)而定的．就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則直流電的值為交流電的有效值．

　　（1）有效值跟最大值的關(guān)系εm=√2U有效，Im=√2I有效

　　（2）伏特表與安培表讀數(shù)為有效值．

　　（3）用電器銘牌上標(biāo)明的電壓、電流值是指有效值．

　　5．周期與頻率：

　　交流電完成一次全變化的時(shí)間為周期；每秒鐘完成全變化的次數(shù)叫交流電的頻率．單位1/秒為赫茲（Hz）．

　　規(guī)律方法

　　一、關(guān)于交流電的變化規(guī)律

　　【例1】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，邊長(zhǎng)L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈繞垂直與磁感線的對(duì)稱軸OO/勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω＝2πrad／s，外電路電阻R＝4Ω，求：

　　二、表征交流電的物理量

　　三、最大值、平均值和有效值的應(yīng)用

　　1、正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流都有最大值、有效值、即時(shí)值和平均值的區(qū)別。以電動(dòng)勢(shì)為例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即時(shí)值用e表示，平均值用表示。它們的關(guān)系為：E=Em/√2，e=Emsinωt。平均值不常用，必要時(shí)要用法拉第電磁感應(yīng)定律直接求：。切記。特別要注意，有效值和平均值是不同的兩個(gè)物理量，有效值是對(duì)能的平均結(jié)果，平均值是對(duì)時(shí)間的平均值。在一個(gè)周期內(nèi)的前半個(gè)周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為最大值的2/π倍，而一個(gè)周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。

　　2、我們求交流電做功時(shí)，用有效值，求通過某一電阻電量時(shí)一定要用電流的平均值交流電，在不同時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，平均電流不同．考慮電容器的耐壓值時(shí)則要用最大值。

　　3、交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤�的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。

　　⑴只有正弦交變電流的有效值才一定是最大值的√2/2。

　　⑵通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流；保險(xiǎn)絲的熔斷電流等都指有效值。

　　（3）生活中用的市電電壓為220V，其最大值為220V=311V（有時(shí)寫為310V），頻率為50HZ，所以其電壓即時(shí)值的表達(dá)式為u=311sin3.14tV。