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1、 选修 3-2 知识点第五章 交变电流5.1 交变电流一、交变电流1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化2、直流电流：大小变化，方向不变化的叫直流大小和方向都不随时间变化的叫恒定电流二、交变电流的产生中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置(甲）。此位置 AB、CD 边的速度方向与磁感线平行，各边都不切割磁感线，故呈电中性所以叫中性面。， （BS）， E=0，电流 I=0。但线圈中线圈经过中性面时最大因为线圏平面转到中性面瞬间，穿过线圈的磁通量虽然最大，但是，曲线DF的斜率为 0，即，磁通量的变化率0，感应电动势为 0;Dt 垂直中性面（乙图）：此位置 AB、CD 边的速度方向与磁感线垂直，即
2、两边都切割磁感线。 （B/S)，E I但线圈中的电动势 达到最大。 也最大。感应电此时 最小B A。流方向 到因为线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量重为 0，但是曲线的DF斜率最大，即磁通量的变化率 最大，感应电动势最大。Dt推论：线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。三、交变电流的变化规律1、感应电动势的峰值和瞬时值为：e=E sin(t从中性面开始计时)me 叫做感应电动势的瞬时值。W 是发电机线圈转动的角速度。E 表示感应电动势可能达到的最大值, 叫做电动势的峰值，大小为mE = NBSw。m。感应电流的瞬时值为 i=I sintmE
3、mm电压的瞬时值为 u=U sintm 电压的峰值 U =I Rmm3、交变电流的图像4、交变电流的种类(1)正弦交流电，(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲，(4)激光通信中的尖脉冲5、交流发电机（1）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类：旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。5.2 描述交变电流的物理量一、周期和频率1、 周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。符号是 T，单位为 S。2、频率:交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
4、符号是 f，单位为 Hz。1f3、关系：T 4、根据三角函数的知识：W=2f（ 、 、 ）1、峰值 E I Ummm交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。2、电容器的耐压值指能够加在它两端的最大电压电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿。3、有效值根据电流的热效应来规定，让交流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是 I、电压是 U，我们就把这 I、U 叫做这个交流的有效值。如：4、正弦交流电的有效值与峰值的关系UIU = 0 . 707 UI = 0 . 7
5、07 Im2m2，mm注意:（1）各种使用交变电流的电器设备铭牌上所标明的额定值均为有效值 。（2）交流电表(电压表或电流表)所测值为有效值。（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。（4）没有特别说明的交变电流数值都指有效值。三、相位 ，正弦符号“sin”后面的量，即1、交变电流的表达式 U U sin(t )mt，称为交变电流的相位。2、初相位：t=0 时交变电流的相位。5.3 电感和电容对交变电流的影响前言：电阻对交流和直流的阻碍作用相同。一、电感器对交变电流的阻碍作用1、电感对直流电没有阻碍作用，交流电有阻碍作用。简单记为：通直阻交、通低频、阻高频2、电感线圈对交流电的阻碍作用的大
6、小用感抗表示。3、影响感抗大小的因素线圈的自感系数越大，交变的频率越高，电感对交流的阻碍作用就越大，也就是感抗越大。公式表示为：X = 2 fLpL直流电，可以看成 f=0（频率很低）的交变电流，这时感抗X =0、所L以可以通过；当 f 很大时，感抗 X 不为 0，阻碍电流通过，所以对高频电L流起阻碍作用。1、电感在生产科技中的应用：低频扼流圈：对低频交流电有很大的阻碍作用。高频扼流圈：对高频交流电有很大的阻碍作用。 二、交变电流能够通过电容器1、电容阻直流：是因为电容器的两个极板被绝缘介质隔开了，故只有在通电的瞬间有短暂电流。2、电容通交流：实际上也并没有电荷通过电容器的两个极板间的绝缘介质
7、，但当交流电压升高时，对电容器充电，有充电电流，而当交流电压降低时，电容器放电，有放电电流。如此交替进行。三、电容器对交变电流的阻碍作用1、电容对直流电有阻碍作用，交流电没有有阻碍作用。简单记为：通交阻直、阻低频，通高频2、电容对交流电的阻碍作用的大小用容抗表示。3、影响容抗大小的因素电容越大，交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小。用公式表示为：1X =C2 p fC4、电容器与用电安全：为了确保安全，电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。 5.4 变压器变压器就是改变交流电压的设备。一、变压器的原理1、变压器的构造（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈
8、（与电源连接）：其匝数用 n 表示1（3）副线圈（与负载连接）：其匝数用 n 表示2（4）输入电压：U ; 输出电压：U12（2）从能量角度分析：原线圈：输入的电能副线圈：交变磁场能交变磁场能输出的电能没有铁芯，大部分磁感线都流失在线圈外，故传输电能的效率太差；而铁芯存在，使绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。3、理想变压器 如果工作时变压器的磁通量的漏失和能量损失忽略不计，副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率，这样的变压器就是理想变压器。U二、电压与匝数关系： Unn=1212当 n n 时，升压变压器（U U ）2121当 n n 时，降压变压器（U U ）2121
9、简单记忆：那边匝数多，它的电压就高。IIn=三、理想变压器的功率关系和电流关系：122n1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。四、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系PPP P1UnnU 由 U 和匝数比决定：=1212U21UI =2R I 由 U 和负载决定：2负载22I n1=I n2 I 由 I 和匝数比决定：12215.5 电能的输送 一、电能的输送1、电能输送的优点： 电能来源广泛， 电能便于输送。2、输送电能的基本要求：可靠：是指保证供电线路可靠地工作，
10、少有故障和停电。保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济：是指输电线路建造和运行的成本低，电能损耗小。二、降低输电损耗的两个途径1、减少输电线的电阻减小材料的电阻率，银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。减小输电线的长度L 不可行，输电距离一定。增加导线的横截面积 S，可适当增大横截面积。但是要增大导线的截面积，就要多耗费金属材料,这不但使造价提高，而且会使金属导线太重，既不经济又架设困难。2、减小导线中的输电电流采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施。一、电网供电四 、输 的参量关系1、功率关系：升压变压器：P =P降压变压器：P =P1234传输过程：P =P +PP 又叫损失的电功 P 。2r3r损2、电压关系：升压变压器：传输过程：3、电流关系：降压变压器：U 又叫损失的电压 Ur损升压变压器：传输过程：降压变压器：PP = I R =（ ）R222损线线U线4、输电导线上损耗的功率：五、解题方法思路2画出供电图以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析。各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系求解。