交变电流的产生和描述

交变电流的产生和描述

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1.交变电流

定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如下图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图（b）iiiioi产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的

瞬时值:I=I msinωt

峰值:I m= nsBω/R

描 述

有效值:I?Im/2 周期和频率的关系:T=1/f 图像：正弦曲线

交变电流

应用

电感对交变电流的作用：通直流、阻交流，通低频、阻高频

电容对交变电流的作用：通交流、阻直流，通高频、阻低频

原理：电磁感应 变压比：U1/U2=n1/n2

只有一个副线圈：I1/I2=n2/n1

有多个副线圈：I1n1= I2n2= I3n3=……

变压器

变流比：

电能的输送

P2）R线 UPR线 电压损失：U损?U功率损失：P损?（远距离输电方式：高压输电

otottdotot(a)(b)(c)图151(d)(e)

所示。而（a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。 2.正弦交流的产生及变化规律。

(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 （3）电动势的产生：

③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t

【 说明】：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。

②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。

（2）外电路闭合，R外，r

（3）线圈转动一圈，交流电变化一个周期，电流方向变化两次。（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变）

3. 描述交流电变化规律：

从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。用ε电路中,电流I=

m表示峰值NBSω则e=ε

msinω

t在纯电阻

e?m?sinωt=Imsinωt，电压u=Umsinωt 。 RR

4、表征交变电流大小物理量

(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u (2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，Um Ｉm εε

m= nsBω

m

Ｉm=εm/ R

注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为ε

m=NBSω

，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴

的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 (3)有效值：a、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

b、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

2Um2Im2注意： 正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=，U=的关系，非正弦（或I?222c、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=

?m I=

Im U=

Um。

?m余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值

相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=Im。

e、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 f、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

(4)峰值、有效值、平均值在应用上的区别。

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含

电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。

（5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻

值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。

式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。

（2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。

秒电流方向改变100次）

交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。

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（3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。Q=IRt，P=IR 【例题1】矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 （ CD ）

A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大

B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C. 每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次

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