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高中物理交變電流知識點

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交流電也稱“交變電流”,簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流,下面是小編給大家?guī)淼母咧形锢斫蛔冸娏髦R點總結(jié),希望對你有幫助。

高中物理交變電流知識點

1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)

2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總

3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2

4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關(guān)系

U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出

5.在遠距離輸電中,采用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失:P損′=(P/U)2R;(P損′:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻)〔見第二冊P198〕;

6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數(shù);B:磁感強度(T);

S:線圈的面積(m2);U:(輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。

注:

(1)交變電流的變化頻率與發(fā)電機中線圈的轉(zhuǎn)動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;

(2)發(fā)電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應(yīng)電動勢為零,過中性面電流方向就改變;

(3)有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)定義的,沒有特別說明的交流數(shù)值都指有效值;

(4)理想變壓器的匝數(shù)比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等于輸出功率,當(dāng)負載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;

(5)其它相關(guān)內(nèi)容:正弦交流電圖象〔見第二冊P190〕/電阻、電感和電容對交變電流的作用〔見第二冊P193〕。

7.交變電流的應(yīng)用

我們常見的電燈、電動機等用的電都是交流電。在實用中,交流電用符號"~"表示。

電流隨時間的變化規(guī)律,由此看出:正弦交流電三個要素:最大值(峰值)、周期(頻率或角頻率)和相位(初相位)。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關(guān)系以及功率(或能量)的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的 特點,因此產(chǎn)生了一系列區(qū)別于 直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻,而且有電容元件和電感元件,使用的元件多了,現(xiàn)象和規(guī)律就復(fù)雜了。但基本遵循安培定律等基本法則。是高中電學(xué)的考點和難點。

根據(jù) 傅里葉級數(shù)的原理, 周期函數(shù)都可以展開為以 正弦函數(shù)、 余弦函數(shù)組成的 無窮級數(shù),任何非簡諧的交流電也可以分解為一系列簡諧正余弦交流電的合成。

頻率

交流電的頻率是指它單位時間內(nèi)周期性變化的次數(shù),單位是 赫茲(Hz),與周期成倒數(shù)關(guān)系。日常生活中的交流電的頻率一般為50Hz,而無線電技術(shù)中涉及的交流電頻率一般較大,達到千赫茲(KHz)甚至兆赫茲(MHz)的度量。

頻率有效值

正余弦交流電的峰值與 振幅相對應(yīng),而有效值大小則由相同時間內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)焦耳熱的直流電的大小來等效。正余弦交流電峰值與有效值的關(guān)系為:

例如,城市生活用電220V表示的是有效值,而其峰值約為311V。

電力傳輸

交流電被廣泛運用于電力的傳輸,因為在以往的技術(shù)條件下交流輸電比直流輸電更有效率。傳輸?shù)碾娏髟趯?dǎo)線上的耗散功率可用 = (功率=電流的平方×電阻)求得,顯然要降低 能量損耗需要降低傳輸?shù)碾娏骰螂娋€的電阻。由于成本和技術(shù)所限,很難 降低使用的輸電線路(如銅線)的電阻,所以降低傳輸?shù)碾娏魇俏ㄒ欢矣行У?a href='http://regraff.com/way/' target='_blank'>方法。根據(jù)P=IU(功率=電流×電壓,實際上有效功率 = cosφ),提高電網(wǎng)的電壓即可降低導(dǎo)線中的電流,以達到節(jié)約能源的目的。

而交流電升降壓容易的特點正好適合實現(xiàn)高壓輸電。使用結(jié)構(gòu)簡單的升壓變壓器即可將交流電升至幾千至幾十萬伏特,從而使電線上的電力損失極少。在城市內(nèi)一般使用降壓變壓器將電壓降至幾萬至幾千伏以保證安全,在進戶之前再次降低至市電電壓(中國大陸及香港特別行政區(qū)220V)或者適用的電壓供用電器使用。 一般使用的交流電為 三相交流電,其電纜有三條火線和一條公共地線,三條火線上的 正弦波各有120°之 相位差。對于一般用戶只使用其中的一或兩條相線(一條時需要 零線)。直流變壓及輸電技術(shù)取得了長足的發(fā)展,而 高壓直流輸電的浪費會比較小;因此未來有望取代交流電以解決交流電的安全性和交直流轉(zhuǎn)換問題。

零線火線

零線始終和大地是等 電位的,因此交流電的火線的一個完整周期就是,如果在0秒時與零線電位相同,火線上對地電壓為0;過0.005秒后,火線上對地電壓達到最大(峰值)為高于大地;再過0.005秒,火線上對地電壓又降為0;再過0.005秒,火線對地 電壓降到最低點,零線對火線達到峰值;再過0.005秒,又重新上升到與零線電位相同,火線上對地電壓為0。

可以看出,交流電雖然隨周期改變電流方向,但零線對地電壓始終是相同的,為0。接用電器后零線有電流,電流變化規(guī)律與電壓相同。

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