高中物理选修3-2交流电的产生及变化规律知识点.pdf
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1、高中物理选修 3-2 知识点 交流电的产生及变化规律 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线框在匀强磁场中匀速转动 1当从图12 2 即中性面 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= msin t , i Imsin t (t 是从该位置经t 时间线框转过的角度;t 也是线速度V与磁感应强 度 B的夹角; t 是线框面与中性面的夹角) 2
2、当从图121 位置开始计时:则: e= mcos t , i Imcos t 3对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS;对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBS, 对于总电阻为R的闭合 电路来说 R E I m m 三几个物理量 1中性面 :如图 122 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= msin t=0 , i Imsin t=0 (3) 此位置是电流方向发生变化的位置,具体对应图123 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
3、方向改变100 次 2交流电的最大值:mBS 当为 N匝时 mNBS (1)是匀速转动的角速度,其单位一定为弧度秒,nad/s (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123 中的 t1、 t2时刻,每周中出现两次 3瞬时值e= msin t , i Imsin t 代入时间即可求出 不过写瞬时值时,不要忘记写单位,如m=2202V, =100 , 则 e=2202sin100 tV, 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
4、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m=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) 四、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、瞬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, 瞬时值用e表示,平均值用E表示。它们的关系为 E=Em/2,e=Emsin t。 平均值不常用,必要时要用法拉第电磁感应定
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