2025年高考交流電

　　交流電

　　知識要點：

　　1、交流電

　　2、基本要求：

　　（1）理解正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律①矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，從中性面開始旋轉(zhuǎn)，在已知B、L、情況下，會寫出正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式并畫出它的圖象。

　　②函數(shù)表達(dá)式與圖象相互轉(zhuǎn)換。

　　（2）識記交流電的物理量，最大值、瞬時值、有效值；周期、頻率、角頻率；

　　（3）理解變壓器的工作原理及初級，次級線圈電壓，電流匝數(shù)的關(guān)系。理解遠(yuǎn)距離輸電的特點。

　　一、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律：

　　1、產(chǎn)生：強(qiáng)度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫交流電。

　　矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于勻強(qiáng)磁場的線圈的對稱軸作勻速轉(zhuǎn)動時，如圖5—1所示，產(chǎn)生正弦（或余弦）交流電動勢。當(dāng)外電路閉合時形成正弦（或余弦）交流電流。

　　圖5—1

　　2、變化規(guī)律：

　　（1）中性面：與磁力線垂直的平面叫中性面。

　　線圈平面位于中性面位置時，如圖5—2（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此，感應(yīng)電動勢為零。

　　圖5—2

　　當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時（即線圈平面與磁力線平行時）如圖5—2（C）所示，穿過線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此，感應(yīng)電動勢值最大。（伏）（N為匝數(shù)）

　　（2）感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式：若從中性面開始，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式：（伏）如圖5—2（B）所示。感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：（安）

　　若從線圈平面與磁力線平行開始計時，則感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為：（伏）如圖5—2（D）所示。感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：（安）

　　3、交流電的圖象：圖象如圖5—3所示。圖象如圖5—4所示。

　　想一想：橫坐標(biāo)用t如何畫。

　　4、發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的基本組成：線圈（電樞）、磁極

　　種類

　　旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生高電壓和較大電流。輸出功率可達(dá)幾十萬千瓦，所以大多數(shù)發(fā)電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)磁極式的。

　　二、表征交流電的物理量：

　　1、瞬時值、最大值和有效值：交流電在任一時刻的值叫瞬時值。

　　瞬時值中最大的值叫最大值又稱峰值。

　　交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻，如果二者熱效應(yīng)相等（即在相同時間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量）則此等效的直流電壓，電流值叫做該交流電的電壓，電流有效值。

　　正弦（或余弦）交流電電動勢的有效值和最大值的關(guān)系為：

　　交流電壓有效值；交流電流有效值。

　　注意：通常交流電表測出的值就是交流電的有效值。用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值。用電器上說明的耐壓值是指最大值。

　　2、周期、頻率和角頻率

　　交流電完成一次周期性變化所需的時間叫周期。以T表示，單位是秒。

　　交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f表示，單位是赫茲。

　　周期和頻率互為倒數(shù)，即。我國市電頻率為50赫茲，周期為0.02秒。

　　角頻率：單位：弧度/秒

　　三、變壓器：

　　1、變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。

　　理想變壓器的效率為1，即輸入功率等于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖5—6），原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。

　　即

　　因為有，因而通過原、副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。

　　即

　　注意：①對于副線圈有兩組或兩組以上的變壓器來說，原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正比的規(guī)律仍然成立，但各副線圈的電流則應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系，去計算各線圈的電流強(qiáng)度，即。

　　②當(dāng)副線圈不接負(fù)載（外電路斷開時）I2=0，，因此。

　　③當(dāng)副線圈所接負(fù)載增多時，由于通常負(fù)載多是并聯(lián)使用，因此，總電阻減少，使增大，輸出功率增大，所以輸入功率變大。

　　④因為，即，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導(dǎo)線較細(xì)，低電壓的線圈電流大，繞制的導(dǎo)線較粗。

　　⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬時值。

　　2、遠(yuǎn)距離送電：

　　由于送電的導(dǎo)線有電阻，遠(yuǎn)距離送電時，線路上損失電能較多。

　　在輸送的電功率和送電導(dǎo)線電阻一定的條件下，提高送電電壓，減小送電電流強(qiáng)度可以達(dá)到減少線路上電能損失的目的。

　　線路中電流強(qiáng)度I和損失電功率計算式如下：

　　注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用求，因為不是全部降落在導(dǎo)線上。

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