高考物理二轮复习交变电流知识专题总结

　　一．交流电

　　大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。

　　二．正弦交流电的变化规律

　　1．当从中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εmsinωt，i＝Imsinωt

　　ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；是线框面与中性面的夹角。

　　2、当从图位置开始计时：则：e=εmcosωt，i＝Imcosωt

　　ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．

　　3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=E/R

　　三．几个物理量

　　1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：

　　（1）此位置过线框的磁通量最多．

　　（2）此位置磁通量的变化率为零．所以e=εmsinωt=0，i＝Imsinωt=0

　　（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次．

　　2．交流电的最大值：εm＝BωS 当为N匝时εm＝NBωS

　　（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s（注意rad是radian的缩写，round/s为每秒转数，单词round是圆，回合）．

　　（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同一直线上

　　（3）最大值对应图中的t1、t2时刻，每周中出现两次

　　3．瞬时值e=εmsinωt， i＝Imsinωt代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm=220√2V，ω=100π，则e=220√2sin100πt V，不可忘记写伏，电流同样如此．

　　4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．

　　（1）有效值跟最大值的关系εm=√2U有效，Im=√2I有效

　　（2）伏特表与安培表读数为有效值．

　　（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值．

　　5．周期与频率：

　　交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz）．

　　规律方法

　　一、关于交流电的变化规律

　　【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：

　　二、表征交流电的物理量

　　三、最大值、平均值和有效值的应用

　　1、正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、即时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即时值用e表示，平均值用表示。它们的关系为：E=Em/√2，e=Emsinωt。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：。切记。特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/π倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。

　　2、我们求交流电做功时，用有效值，求通过某一电阻电量时一定要用电流的平均值交流电，在不同时间内平均感应电动势，平均电流不同．考虑电容器的耐压值时则要用最大值。

　　3、交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

　　⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的√2/2。

　　⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。

　　（3）生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin3.14tV。