高中物理选修3-2 交变电流

高中物理选修3-2 第二章 交变电流

交变电流

• 交流发电机产生电流的条件
  • 转轴与线圈处在同一平面内
  • 转轴垂直于磁场
• 正弦交流电的变化规律
  • 中性面：垂直于磁场方向的平面
  • t=0时刻(中性面)，Φ最大，E感为零
  • t=T/4时(中性面的垂面)，Φ为零，E感最大
  • t时刻电动势的瞬时表达式：e=NBSωsinωt=Emsinωt(交变电动势的最大值由N, B,S, ω决定，与转轴位置、线圈的形状无关)
• 中性面的特点
  • 磁通量最大，磁通量变化率最小，电动势最小，电流为零
  • 线圈每经过中性面，电流方向改变一次，线圈转动一周，电流方向改变两次
• 变压器的结构与原理
  • 对匝数比一定的理想变压器，副线圈的输出电压由原线圈的输入电压决定:E1/E2=n1/n2=U1/U2
  • 对匝数比一定的理想变压器，原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定:P1=P2
  • 匝数比一定时，原线圈的电流由副线圈电流决定:I1/I2=n2/n1
  • 理想变压器动态分析思路
    • 原副线圈的匝数比不变，分析各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1
    • 负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1
• 电能的输送
  • 解决远距离输电的思路
    • 画出输电的示意图并标明相关物理量
    • 以理想变压器为界将电路划分为几个独立的电路，理清各物理量间的关系一一中间突破，两头发展
  • 求P损的一般方法
    • P损=(ΔU)²/R =(U2-U3)²/R
    • P损=I2²R=(P/U)²R
    • I2ΔU=I2(U2-U3)
    • P损=P2-P3
• 电流的有效值
  • 电流的热效应:Q=I²Rt=U²t/R
  • 正弦交流电的有效值与最大值的关系：I =Im/√2 U =Um /√2 E =Em /√2
  • 有二极管的电路中：U有=Em/2 I有=Im/2
• 交变电流四值的比较运用
  • 瞬时值
    • 计算线圈某时刻的电压、电流、受力
  • 最大值(峰值)
    • 讨论电容器的击穿电压
  • 有效值
    • 计算与电流热效应有关的量
    • 电器铭牌上所标的一般是有效值
    • 保险丝熔断电流为有效值
    • 电表的读数为有效值
  • 平均值
    • 计算通过电路截面的电荷量，交变电流图像中图线和时间轴所围成的面积与时间的比值
• 电容器在交流电路中的作用
  • 公式：Xc=1/2πfC
  • 通高频，阻低频
  • 通交流，隔直流
    • 实质:电容器在交流电路中不断地充电和放电，在电路中形成交变电流，但两极板间并没有电流通过，电荷并没有从极板间绝缘物介质上穿过电容器
  • 隔直电路:串联电容器，隔直通交
  • 旁路电路:并联电容器，通高阻低，滤除高频干扰
• 电感在交流电路中的作用
  • 公式:Xl=2πfL
  • 通直流，阻交流
  • 通低频，阻高频
  • 低频扼流圈(L较大):对低频阻碍也很大，通直流
  • 高频扼流圈(L较小):对低频阻碍小，对高频阻碍大