高考物理二輪復習交變電流知識專題總結

　　一．交流電

　　大小和方向都隨時間作周期性變化的電流，叫做交變電流。其中按正弦規律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產生于在勻強電場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動的線圈里，線圈每轉動一周，感應電流的方向改變兩次。

　　二．正弦交流電的變化規律

　　1．當從中性面位置開始在勻強磁場中勻速轉動時，線圈中產生的感應電動勢隨時間而變的函數是正弦函數：即 e=εmsinωt，i＝Imsinωt

　　ωt是從該位置經t時間線框轉過的角度；ωt也是線速度V與磁感應強度B的夾角；是線框面與中性面的夾角。

　　2、當從圖位置開始計時：則：e=εmcosωt，i＝Imcosωt

　　ωt是線框在時間t轉過的角度；是線框與磁感應強度B的夾角；此時V、B間夾角為（π/2一ωt）．

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

　　三．幾個物理量

　　1．中性面：如圖所示的位置為中性面，對它進行以下說明：

　　（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生變化的位置，具體對應圖中的t2，t4時刻，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  當為N匝時εm＝NBωS

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

　　（2）最大值對應的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應強度B在同一直線上

　　（3）最大值對應圖中的t1、t2時刻，每周中出現兩次

　　3．瞬時值e=εmsinωt， i＝Imsinωt代入時間即可求出．不過寫瞬時值時，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，它是根據電流的熱效應而定的．就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時間內產生的熱量相同，則直流電的值為交流電的有效值．

　　（1）有效值跟最大值的關系εm=√2U有效，Im=√2I有效

　　（2）伏特表與安培表讀數為有效值．

　　（3）用電器銘牌上標明的電壓、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間為周期；每秒鐘完成全變化的次數叫交流電的頻率．單位1/秒為赫茲（Hz）．

　　規律方法

　　一、關于交流電的變化規律

　　【例1】如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=0.5T，邊長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稱軸OO/勻速轉動，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用

　　1、正弦交變電流的電動勢、電壓和電流都有最大值、有效值、即時值和平均值的區別。以電動勢為例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即時值用e表示，平均值用表示。它們的關系為：E=Em/√2，e=Emsinωt。平均值不常用，必要時要用法拉第電磁感應定律直接求：。切記。特別要注意，有效值和平均值是不同的兩個物理量，有效值是對能的平均結果，平均值是對時間的平均值。在一個周期內的前半個周期內感應電動勢的平均值為最大值的2/π倍，而一個周期內的平均感應電動勢為零。

　　2、我們求交流電做功時，用有效值，求通過某一電阻電量時一定要用電流的平均值交流電，在不同時間內平均感應電動勢，平均電流不同．考慮電容器的耐壓值時則要用最大值。

　　3、交變電流的有效值是根據電流的熱效應規定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內產生的熱量相等，就把這一直流的數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；交流電器的額定電壓、額定電流；保險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（有時寫為310V），頻率為50HZ，所以其電壓即時值的表達式為u=311sin3.14tV。