高中物理知识总结人教版高中物理选修32 复习素材第五章 交变电流知识点总结.docx
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高中物理知识总结人教版高中物理选修32复习素材第五章交变电流知识点总结
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:
①大小变化,方向不变化的叫直流
②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)。
①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。
②线圈经过中性面时,Φ最大(B⊥S),但线圈中E=0,电流I=0。
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,曲线的斜率为0,即,磁通量的变化率
=0,感应电动势为0;
垂直中性面(乙图):
①此位置AB、CD边的速度方向与磁感线垂直,即两边都切割磁感线。
②此时Φ最小(B//S),但线圈中的电动势E达到最大。
I也最大。
感应电流方向B到A。
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,但是曲线的斜率最大,即磁通量的变化率
最大,感应电动势最大。
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=Emsinωt(从中性面开始计时)
①e叫做感应电动势的瞬时值。
②W是发电机线圈转动的角速度。
③Em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
。
2、感应电流和电压的峰值和瞬时值
感应电流的瞬时值为i=Imsinωt。
感应电流的峰值为:
电压的瞬时值为u=Umsinωt
电压的峰值Um=ImR
3、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:
①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢)
②用来产生磁场的磁极
(2)发电机的基本种类:
①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动)
②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。
符号是f,单位为Hz。
3、关系:
4、根据三角函数的知识:
W=2πf
二、峰值和有效值
1、峰值(Em、Im、Um)
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
,
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
1、交变电流的表达式U=Umsin(ωt+φ),正弦符号“sin”后面的量,即ωt+φ,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:
直流电,可以看成f=0(频率很低)的交变电流,这时感抗XL=0、所以可以通过;当f很大时,感抗XL不为0,阻碍电流通过,所以对高频电流起阻碍作用。
1、电感在生产科技中的应用:
①低频扼流圈:
对低频交流电有很大的阻碍作用。
②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,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:
4、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(与电源连接):
其匝数用n1表示
(3)副线圈(与负载连接):
其匝数用n2表示
(4)输入电压:
U1;输出电压:
U2
2、变压器的原理
(1)互感现象是变压器工作的基础。
(2)从能量角度分析:
原线圈:
输入的电能交变磁场能
副线圈:
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。
二、电压与匝数关系:
①当n2>n1时,升压变压器(U2>U1)
②当n2<n1时,降压变压器(U2<U1)
简单记忆:
那边匝数多,它的电压就高。
三、理想变压器的功率关系和电流关系:
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
①输入功率P1由输出功率P2决定:
P1=P2
②U1由电源决定:
③U2由U1和匝数比决定:
4 I2由U2和负载决定:
5 I1由I2和匝数比决定:
5.5电能的输送
一、电能的输送
1、电能输送的优点:
①电能来源广泛,②电能便于输送。
2、输送电能的基本要求:
①可靠:
是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电。
②保质:
就是保证电能的质量,即电压和频率稳定。
③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
①减小材料的电阻率ρ,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。
②减小输电线的长度L不可行,输电距离一定。
③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。
1、电网供电
四、输电线路中的参量关系
1、功率关系:
①升压变压器:
P1=P2②降压变压器:
P3=P4
③传输过程:
P2=Pr+P3Pr又叫损失的电功P损。
2、电压关系:
①升压变压器:
②降压变压器:
③传输过程:
Ur又叫损失的电压U损
3、电流关系:
①升压变压器:
②降压变压器:
③传输过程:
4、输电导线上损耗的功率:
五、解题方法思路
①画出供电图
②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。
③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。
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