物理3-2第二章交變電流
第一部分基礎知識與基本技能
1．什麼叫做交變電流？
答：大小和方向都隨時間做週期性變化的電流，叫做交變電流。
2．交變電流比起直流電來主要有哪些優點？
答：交變電流可以利用變壓器公升高或降低電壓，可以驅動結構簡單、執行可靠的感應電動機。因此交變電流在工農業生產和日常生活中得到普遍使用。
3．交變電流是怎樣產生的？
答：在下圖中示意性地畫出了發電機的一匝線圈，它的ab邊連在乙個滑環上，cd邊連在另乙個滑環上。在(b)圖中，根據右手定則知，電流是沿abcd方向，在(d)圖中，電流是沿dcba方向。
線圈不斷轉動，電路中的電流的方向就不斷改變。交變電流就是這樣產生的。
4．在交流發電機中，什麼叫做中性面？
答：當線圈轉到跟磁感線垂直的平面的時刻，線圈的各條邊都不切割磁感線，這時感應電動勢和感應電流為零。跟磁感線垂直的這個平面叫做中性面。
5．**圈轉動一周的過程中，交變電流的方向怎樣改變？
答：線圈每經過中性面一次，感應電動勢和感應電流的方向就改變一次，所以線圈轉動一周，感應電動勢和感應電流的方向改變兩次。
6．交流發電機的相關簡單概念有哪些？
答：發電機的基本組成部分是產生感應電動勢的線圈（通常叫做電樞）和產生磁場的磁極。電樞轉動，磁極不動的發電機，叫做旋轉電樞式發電機。
如果磁極轉動，電樞不動，線圈仍然切割磁感線，電樞同樣產生電動勢，這種發電機叫做旋轉磁極式發電機。電動機中，轉動的部分叫做轉子，不動的部分叫做定子。
7．交流發電機的電動勢隨時間怎樣變化？
答：假定線圈從中性面開始轉動，角速度為ω（弧度/秒），ab邊的長度為l1，ad邊的長度為l2，設線圈匝數是n。經過時間t，線圈轉過的角度是ωt，切割磁感線的ab的線速度v邊跟磁感線方向間的夾角也等於ωt，ab邊中每匝線圈的感應電動勢就是eab＝nbl1vsinωt，切割磁感線的另乙個邊cd的感應電動勢跟ab邊的電動勢的大小相同，兩個邊又是串連的，所以線圈的電動勢為e＝2nbl1vsinωt。
這說明如圖發電機產生的電動勢是隨時間按正弦規律變化的。
8．上圖中電動勢的最大值與哪些因素有關？
答：前面我們推導出線圈中的電動勢e＝2nbl1vsinωt。其中ab邊和cd邊的線速度v＝ωl2/2,所以電動勢可以寫為 e＝nbωl1 l2sinωt，如果用em表示電動勢的最大值，則em＝nbωl1 l2＝nbωs 這時電動勢可以表示為e＝emsinωt, 可見電動勢的最大值與線圈的匝數、磁感應強度、線圈的角速度和線圈的面積有關。
9．交流電路中的電流隨時間怎樣變化？
答：因為電動勢e＝emsinωt，設電路的總電阻為r，根據歐姆定律知，電流即電流是隨時間按正弦規律變化的。
10．當交變電流通過電阻r時，r兩端的電壓隨時間怎樣變化？
答：根據歐姆定律，電阻兩端的電壓u＝ir＝imrsinωt＝umsinωt ，可見r兩端的電壓隨時間按正弦規律變化。
11．如果從交流發電機線圈跟中性面有乙個夾角φ0時開始計時，那麼電動勢、電流、電壓隨時間怎樣變化？
答：如果從線圈跟中性面有乙個夾角φ0時開始計時，那麼經過時間t，線圈平面跟中性面的夾角就是ωt＋φ0，電動勢的公式就變成e＝emsin(ωt+φ0)，電流和電壓的公式分別變為i＝imsin(ωt+φ0)和u＝umsin(ωt+φ0)。
12．什麼叫做交變電流的週期？
答：產生交變電流的線圈在勻強磁場中轉動一周，電動勢、電流都按正弦規律變化一周。我們把交變電流完成一次週期性變化所需的時間，叫做交變電流的週期。通常用t表示，單位是s。
13．什麼叫做交變電流的頻率？交變電流的週期和頻率的關係是什麼？
答：交變電流在1秒內完成週期性變化的次數，叫做交變電流的頻率，通常用f表示，單位是赫茲（hz）。
週期和頻率的關係是。
14．什麼叫做交流電的相？
答：在交流電的瞬時值表示式e＝emsin(ωt＋φ0)或i＝imsin(ωt＋φ0)或
u＝umsin(ωt＋φ0)中，相當於角度的量ωt＋φ0叫做交流電的相，又叫相位或位相。
15．什麼叫做兩個交流電的相差？
答：兩個交流電的相位之差叫做它們的相差，常用△φ表示。△φ＝0叫做兩個交流電同相，△φ＝π叫做兩個交流電反相。
16．什麼叫做交流的最大值？
答：交流的最大值（im、um、em ）是交流電在乙個週期內所能達到的最大值。中的im就是電流的最大值。
17．什麼叫做交流的有效值？
答：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內產生的熱量相等，就把這一直流的數值叫做這一交流的有效值。例如某一交變電流通過一段電阻絲，在一段時間內產生的熱量為q，如果改用3安的直流電通過這段電阻絲，在相同的時間內產生的熱量也為q，那麼這一交變電流的有效值就是3安。
交流的有效值通常用i、u、表示。
18．正弦交流電的有效值和最大值有什麼關係？
答：計算表明，正弦交流電的有效值和最大值的關係是：
19．一般交流用電器上標的額定電壓和額定電流的值指的是交流的什麼值？
答：一般交流用電器上標的額定電壓和額定電流的值指的是交流的有效值。
20．一般交流電流錶和交流電壓表測量的數值是交流電的什麼值？
答：一般交流電流錶和交流電壓表測量的數值是交流電的有效值。以後提到交流電的數值，凡是沒有特別說明的，都是指有效值。
21． 通過某電阻的週期**變電流的圖象如下。問該交流電的有效值i為多大？
答：該交流週期為t＝0.3s，前t1＝0.
2s為恆定電流i1＝3a，後t2＝0.1s為恆定電流i2＝－6a，因此這乙個週期內電流做的功可以求出來，根據有效值的定義，設有效值為i，根據定義有： i 2rt＝i12rt1＋i22rt2 代入資料計算得：
i＝3a
22．在交流電路中，影響電流跟電壓關係的有哪些因素？
答：在直流電路中，影響電流跟電壓關係的只有電阻。在交流電路中，影響電流跟電壓關係的有電阻、電感和電容。
23．什麼叫做純電阻電路？
答：交流電路中如果只有電阻，這種電路就叫做純電阻電路。例如白熾燈、電爐、電烙鐵等的電路，就是純電阻電路。
24．在純電阻電路中，電流和電壓的關係怎樣？
答：在純電阻電路中，在任何乙個時刻電流跟電壓的關係都服從歐姆定律。
，換用有效值表示有。
25．在純電阻電路中，歐姆定律的公式和功率的公式與直流電路中相同嗎？
答：在純電阻交流電路中，歐姆定律的公式和電功率的公式p＝ui與直流電路中相同，只是公式中的電流和電壓要用有效值。
26．把乙個電熱器接到10伏的直流電路中，t時間內產生的熱量為q，現在把它接在交流電路中，在t時間內產生的熱量為q/2，問交流電壓的最大值為多少？
答：設該交流電壓的有效值為u，則
解出所以交流電的最大值
27．什麼叫做純電感電路？
答：變壓器、電磁鐵等的線圈，一般電阻比較小，可以略去不計，而認為線圈只有電感。只有電感的電路叫做純電感電路。
28．為什麼電感對交流電有阻礙作用？
答：交變電流通過電感線圈時，電流時刻在改變，電感線圈中必然產生自感電動勢，阻礙電流的變化，這樣就形成對電流的阻礙作用。
39．在純電感電路中，電流和電壓有什麼關係？
答：實驗發現，在純電感電路中，電流和電壓成正比。即, 用作為比例恒量，寫成等式就得到與相比較可以看出xl相當於電阻，xl表示電感對交流電的阻礙作用的大小，叫做感抗，它的單位也是歐姆。
30．感抗的大小與哪些因素有關？
答：線圈的感抗xl跟自感係數l和交流電的頻率f有關，它們之間有如下關係：其中xl、l和f的單位分別用歐姆、亨利和赫茲。
31．什麼叫做低頻扼流圈？
答：線圈的感抗與交流電的頻率有關，自感係數較大的線圈對低頻交流電就有很大的阻礙作用，而由於線圈電阻較小，對直流電阻礙作用很小，這種「通直流，阻交流」的線圈叫做低頻扼流圈。這種線圈的自感係數為幾十亨。
32．什麼叫做高頻扼流圈？
答：自感係數較小，一般為幾個毫亨的線圈，對低頻交流電的阻礙作用較小，對高頻交流電的阻礙作用很大，這種「通低頻，阻高頻」的線圈叫做高頻扼流圈。
33．什麼叫做純電容電路？
答：只接有電容器的電路，連線導線的電阻一般很小，可以略去不計，而認為電路中只有電容。只有電容的電路叫做純電容電路。
34．為什麼電容對交流電有阻礙作用？
答：對導線中形成電流的自由電荷來說，當電源的電壓推動它們向某一方向做定向移動時，電容器兩極上積累的電荷卻反抗它們向這個方向做定向移動，這樣就產生了電容對電流的阻礙作用。
35．在純電容電路中，電流和電壓有什麼關係？
答：實驗發現，在純電容電路中，電流和電壓成正比。即用作為比例恒量，寫成等式就得到與相比較可以看出xc相當於電阻，xc表示電容對交流電的阻礙作用的大小，叫做容抗，它的單位也是歐姆。
36．容抗的大小與哪些因素有關？
答：電容器的容抗xc跟電容c和交流電的頻率f有關，它們之間有如下關係：其中xc、c和f的單位分別用歐姆、法拉和赫茲。
37．什麼叫做隔直電容器？
答：在電子技術中，從某一裝置輸出的電流往往既有直流成分，又有交流成分。如果只需把交流成分送往下一級，如下圖，只要在兩極電路之間串連乙個電容器，就可以使交流成分通過，而阻止直流成分通過。
起這種作用的電容器叫做隔直電容器。隔直電容器的電容一般比較大。
38．什麼叫做高頻旁路電容器？
答：在電子技術中，從某一裝置輸出的電流往往既有高頻成分，又有低頻成分。如果只需把低頻成分送往下一級，只要在下一級電路的輸入端並連乙個電容器，就可以使高頻成分通過，而把低頻成分送往下一級。
起這種作用的電容器叫做高頻旁路電容器。高頻旁路電容器的電容一般比較小。
39．電感對交流電的相位有什麼影響？
答：在純電感電路中，電流比電壓落後π/2，如圖。
40．電容對交流電的相位有什麼影響？
答：在純電容電路中，電流比電壓超前π/2，如圖。
41．在有電容或有電感的交流電路中，直流電路的公式還適用嗎？
答：當電路中不是只有純電阻性元件，而是有電容或電感時，直流電路中的公式不再適用。
第二章正弦交流電路an
第二章正弦交流電路習題參 一 填空題 1.表徵正弦交流電振盪幅度的量是它的最大值 表徵正弦交流電隨時間變化快慢程度的量是角頻率 表徵正弦交流電起始位置時的量稱為它的初相 三者稱為正弦量的三要素 2.電阻元件上任一瞬間的電壓電流關係可表示為 u ir 電感元件上任一瞬間的電壓電流關係可以表示為 電容元...
第二章正弦交流電路
第一節正弦量的基本概念 3.1.1 正弦量的參考方向 大小及方向均隨時間按正弦規律做週期性變化的電流 電壓 電動勢統稱為交流電。3.1.2正弦交流電的三要素 正弦交流電的振幅 角頻率 初相這三個引數叫做三要素。也可以把正弦交流電的有效值 頻率 初相這三個引數叫做三要素。1 週期 頻率 正弦交流電完成...
第二章2正弦交流電路
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