2014高考物理一轮复习总教案131 交流电的产生及变化规律

2014高考物理一轮复习总教案131 交流电的产生及变化规律

第1课 ‎ 交流电的产生及变化规律 一．交流电 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。‎ 二．正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动．‎ ‎1．当从图12—2即中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： ‎ 即e=εmsinωt， i＝Imsinωt (ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；ωt是线框面与中性面的夹角)‎ ‎2．当从图12—1位置开始计时： 则：e=εmcosωt， i＝Imcosωt ‎[ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）]．‎ ‎3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω,对于总电阻为R的闭合电路来说 三．几个物理量 ‎1．中性面：如图12—2所示的位置为中性面，对它进行以下说明：‎ ‎(1) 此位置过线框的磁通量最多．‎ ‎(2) 此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εmsinωt=0， i＝Imsinωt=0[来源:1]‎ ‎(3) 此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图12－3中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次．[来源:1]‎ ‎2．交流电的最大值： εm＝BωS 当为N匝时εm＝NBωS ‎ ‎ (1)ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s ‎ ‎(2)最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B在同一直线上．‎ ‎ (3)最大值对应图12－3中的t1、t2时刻，每周中出现两次．‎ ‎3．瞬时值e=εmsinωt， i＝Imsinωt代入时间即可求出．‎ 不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm=220V,ω=100π,则e=220sin100πtV,不可忘记写伏,电流同样如此．‎ ‎4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．‎ ‎(1)有效值跟最大值的关系εm=U有效，Im=I有效 (2)伏特表与安培表读数为有效值．(3)用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．‎ ‎5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz）．‎ 四、最大值、平均值和有效值的应用[来源:1]‎ ‎1、正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。‎ 以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用表示。它们的关系为E=Em/，e=Emsinωt。‎ 平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：。切记。‎ 特别要注意：有效值和平均值是不同的两个物理量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。‎ 在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/π倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。‎ ‎2、我们求交流电做功时用有效值，求通过某一电阻电量时一定要用电流的平均值交流电，在不同时间内平均感应电动势，平均电流不同．考虑电容器的耐压值时则要用最大值。‎ ‎3、交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。‎ ‎ ⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的/2倍。‎ ‎⑵通常所说的交变电流的电流、电压;交流电表的读数;交流电器的额定电压、额定电流;保险丝的熔断电流等都指有效值。‎ ‎(3)生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。‎ 版权所有：高考资源网(www.k s 5 u.com)‎