高中物理选修3-2知识点
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．
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Im?EmR 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(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
(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．
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．
明：
不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm=2202V,ω=100π,则e=2202sin100πtV,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=2U
有效
，Im=2I
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
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E表示。它们的关系为
E=Em/2，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：E?n??。切记E?E?t1?E22。
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2/2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，其最大值为（有时写为），频率为，所以其电Z．．．．．．．．．．．．．．．．220V．．．．．．．．．．220．．．2V=311V．．．．．．．．．．．310V．．．．．．．．．50H．．．压即时值的表达式为=311sin314tV。 ．．．．．．．．．u．．．．．．．．．．．．．
2、理想变压器的基本关系
理想变压器：磁通量全部集中在铁芯中（没有漏磁）变压器本身不损耗能量。 对于理想变压器，物理量之间的依存关系： （1）理想变压器的输入功率等于输出功率
，且输入功率受输出功率控制。
（2）当原、副线圈、一定时，输出电压由决定，与负载无关。且有。
（3）当原、副线圈负载的大小有关。
、一定时，输入电流由输出电流决定，且有关系，而与所接
（4）当有若干个副线圈时，其总的约束关系为
各线圈的电压关系与初级线圈电压的关系跟线圈匝数关系不变。 各线圈中电流的关系为
（5）变压器的负载越大，是指并接在副线圈上用电器越多，即负载电阻越小。 3、远距离输电应注意的问题
（1）远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上的电能损耗，根据
，具体方法有：其
一是减少输电线的电阻，用电阻率小的材料或加大导线的横截面积。实际分析表明其作用十分有限。其二是提高输电电压，减小输电电流，这是一种有效的方法。
（2）要能画出远距离输电电路，能帮助自己进行分析问题，电路如图。
（3）善于以变压器为界划分好各个回路，对各个回路独立运用欧姆定律、焦耳定律和电功、电功率进行分析计算。
（4）抓住各回路之间的物理量的联系，如变压器两侧的功率关系，电流、电压与匝数的关系；导线
上的电能损耗，导线上的电压损失为。（P为输送的总功率）
于远距离输电电路来说，属于非纯电阻电路（有电感），电功和电热是不相等的，计算时要引起注意；此外，输电电线有两条，计算时要计算两条电线的电阻为整个输电线的总电阻。 4、三相交流电
（1）三相交流电的产生：三相交流电是由三个互成1200角的线圈，同时绕垂直磁场中轴共同转动，
线圈中产生三个交变电动势，输出的电流是三相电流；这三个电动势大小相相等，周期相同，依次相差个周期达到最大值。
（2）三相交流电的连接方法：发电机三个线圈可发采用Y接法，也可以采用Δ接法，具体接法要根据电路要求；同样用电负载的接法也有用Y接法和Δ接法，具体根据用电器的接法要求而定。但要注意Y接法和Δ接法不是以往的串、并联。
（3）相电压、线电压均为交流电的有效值，目前我国民用电采用三相四线制供电，可提供有效值为220V（一相与地间之间的电压），380V（两根相线之间的电压）两种电压。他们的最大值分别是
V。但要注意：
与
的关系是不同的。
V，
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