交变电流

高中物理知识必备，交变电流必考知识点

交变电流

• 交变电流
  • 定义：方向随时间做周期性变化的电流
    • 中性面 φ Δφ/Δt E I 方向 对应值 0 max max max 不改变
    • 垂中面 φ Δφ/Δt E I 方向 对应值 φmax 0 0 0 改变
• 交变电流变化规律
  • 正弦电流 NBSωSinωt
  • 余弦电流 NBSωCosωt（从中性面开始）
• 描述交变电流物理量
  • 周期，频率，转速
    • f=1/T=n
    • e=EmSinωt
    • T=2π/ω f=ω/2π=n
    • ω=2π/T=2πf=2πn
  • 瞬时值
    • e=EmSinωt
    • U=UmSinωt
    • I=ImSinωt⇒F安=BIL
    • 用于计算某时刻F安的大小和判断方向
  • 峰值
    • Em=NBSω
    • Im=Em/R+r
    • Um=R/R+r×Em
    • 电容器所标注的耐压值（击穿电压）
  • 有效值
    • W交流=W直流（相同时间，相同电阻）I=Im/√2 E=Em/√2 U=Um/√2 （全周期√2，半周期2）
    • ①对于交变电压，没有特殊说明均指有效值 ②交流电表示数均是有效值 ③计算电流做功，热功率，热量均用有效值 ④交流用电器所用的额定电压和额定电流均是有效值 ⑤保险丝熔断是有效值
• 电感对交变电流的阻碍作用
  • 电磁感应自感
    • 通直流，阻交流 通低频，阻高频
    • 决定因素
      • Xl=2πL（自感系数越大，频率越高，感抗越大）
  • 容抗
    • 反应电容对交流的阻碍作用
    • Xc=1/2πfl（电容越大，频率越高，容抗越小）
  • 电容器
    • 隔直电容器（通交流，阻直流）
    • 旁路电容器 （通高频，阻低频）
  • 扼流线圈
    • 低频扼流（通直流）
      • Xl=2πfl
      • 匝数多，电阻小，对低频有很大的阻碍
    • 高频扼流（扼制高频）
      • 匝数少，L小，对高频有很大的阻碍作用
  • 电阻，感抗，容抗
    • 容抗
      • 积累电荷对移动电荷的反抗
      • 不通直流，通交流，对交流频率的降低而增大
      • 大小由电容大小和交流频率决定
      • 电能和电场能转化
    • 感抗
      • 由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化
      • 只对变化电流阻碍
      • 由线圈的自感系数和交流频率决定
      • 电能和磁场能的转化
    • 电阻
      • 自由电荷与不动离子间的碰撞
      • 对直流，交流均阻碍
      • 由导体本身决定，只与温度有关
      • 电能转化内能
• 电能的输送
  • 输送电能的基本要求
    • 途径降低输电耗能的两个途径
      • 减小输电线的电阻 在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增大导线横截面积
      • 减小输电导线的电流 为减少输电电压，同时又要保证用户提供一定的电功率，就要提高输电电压
  • 远距离输电中的各物理量
    • 电压关系：U1/U2=n1/n2,U3/U4=n3/n4,ΔU=IR线=U2-U3
    • 电流关系：I1/I2=n2/n1,I3/I4=n4/n3,I2=I3
    • p1=p2,p3=p4,Δp=I²2R线=p2-p3
  • 输电导线的功率损失分析
    • ①减小电阻R②高电压③p损=I²Ra
• 变压器
  • 构造
    • 闭合铁芯
    • 原线圈（接交流电源），也叫初级线圈
    • 副线圈（接负载），也叫初级线圈
  • 原理：互感
    • 电能⇒磁场能⇒电能转化
  • 变压器和两端电压与线圈匝数关系
    • U1/U2=n1/n2
    • 理想变压器 U1/U2=n1/n2⇒U2=n2/n1×U1,U1=n1/n2×U2⇒I2=n1/n2×I1,I1=n2/n1×I2 p1=p2⇒U1I1=U2I2⇒n1>n2,降压升流；n1<n2,升压降流（p一定）
  • 制约关系
    • U1电源决定
    • U2由U1和匝数比决定
    • I2由U2和负载决定
    • 输入功率p1由输出功率p2决定
    • I1由I2和匝数比决定
  • 各量的决定关系
    • 频率由输入端决定
    • 电压由输入端决定
    • 功率由输出端决定
    • 电流由输出端决定