第五章交變電流
5.1 交變電流
一、直流電(dc) 電流方向不隨時間而改變
交變電流(ac) 大小和方向都隨時間做週期性變化的電流
交流發電機模型的原理簡圖
二、交變電流的產生
中性面線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面
（1）線圈經過中性麵時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，線圈中的電動勢為零
（2）線圈經過中性麵時，電流將改變方向，線圈轉動一周，兩次經過中性面，電流方向改變兩次
三、交變電流的變化規律
以線圈經過中性面開始計時，在時刻t線圈中的感應電動勢（ab和cd邊切割磁感線）
e為電動勢在時刻t的瞬時值，
em為電動勢的最大值（峰值）．
四、交流電的影象
五、交變電流的種類
課堂練習
5.2《描述交變電流的物理量》
複習回顧
(一)交變電流：大小和方向隨時間做週期性變化的電流;簡稱交流。
其中按正弦規律變化的交流電叫正弦交流電。
(二)正弦交流電的產生及變化規律
1、產生：線圈在勻強磁場中繞垂直於磁場方向的軸勻速轉動時，產生正弦交流電。
2、中性面：跟磁場方向垂直的平面叫做中性面。
這一位置穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率為零，線圈中無感應電動勢。
3、規律：
瞬時值表示式：從中性面開始計時
一、週期和頻率
物理意義：表示交流電變化的快慢
1、週期：交變電流完成一次週期性變化所需的時間。
2、頻率：交變電流一秒內完成週期性變化的次數。
角頻率：線圈在磁場中轉動的角速度
二、峰值和有效值
3.有效值定義：e、u、i
根據電流的熱效應來規定，讓交流與直流分別通過相同的電阻，如果在交流的乙個週期內它們產生的熱量相等，就把這個直流的數值叫做這個交流的有效值。
4.正弦交流電的有效值與最大值的關係：
說明：a、以上關係式只適用於正弦或余弦交流電；
b、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；
c、交流電流錶和交流電壓表的讀數是有效值
d、對於交流電若沒有特殊說明的均指有效值
注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在應用上的區別。
1、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。
2、求通過某導體截面的電量一定要用平均值。
小結1、週期：交變電流完成一次週期性變化所需的時間。
2、頻率：一秒內完成週期性變化的次數。
3、最大值（峰值）： em um ｉm
4、瞬時值： u i e
5、有效值： e u i
（1）定義：根據電流的熱效應來規定，讓交流電和直流通過相同阻值的電阻，如果他們在乙個週期內產生的熱量相等，就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值。
（2）正弦交流電的有效值與最大值的關係：
注意：a.對於交流電若沒有特殊說明的均指有效值
b.在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。
c.求通過某導體截面的電量一定要用平均值。
§2.3電感和電容對交變電流的影響
在直流電路中，影響電流和電壓關係的只有電阻，而在交流電路中影響電流和電壓關係的除了電阻，還有電感和電容．通過電感和電容對交變電流影響的分析討論，我們可以進一步認識到交流與直流的區別．
一、交變電流能夠通過電容器
實驗電路如圖所示，將雙刀雙擲開關s分別接到電壓相等的直流電源和交流電源上，觀察燈泡的亮暗．
s接直流電源時，燈泡不亮；s接交流電源時，燈泡發光
1．實驗表明直流不能通過電容器，而交流能夠「通過」電容器．
2．對電容器「隔直流、通交流」的理解
電容器的兩極板間用絕緣介質隔開，因此直流不能通過．
電容器接上交流電源時，自由電荷並未通過極板間的絕緣介質，只是在交變電壓的作用下，電容器交替地進行充、放電，電路中有了電流，表現為交流「通過」了電容器．
二、電容器對交變電流的阻礙作用
1．電容器對交流有阻礙作用．
2．容抗：電容對交變電流阻礙作用的大小叫做容抗，用xｃ表示．
3．影響容抗的因素：電容器的電容和交變電流的頻率.電容越大，頻率越高，容抗越小．
4．實際應用p49
隔直電容器——通交流、隔直流．
旁路電容器——通高頻、阻低頻．
三、電感對交變電流的阻礙作用
1．電感對交變電流有阻礙作用．
2．感抗：電感對交變電流阻礙作用的大小叫做感抗，用xl表示．
3．成因：由於交變電流是不斷變化的，所以在電感上產生自感電動勢，自感電動勢是阻礙電流變化的．
4．影響感抗的因素：線圈的自感係數和交變電流的頻率，電感越大，頻率越高，感抗越大．
5．實際應用：
低頻扼流圈——通直流、阻交流．
高頻扼流圈——通低頻、阻高頻．
5.4 變壓器
一、變壓器的構造
問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？
變壓器原副線圈不相通，那麼在給原線圈接交變電壓u1後，副線圈電壓u2是怎樣產生的？
理想變壓器
如果在能量轉化的過程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。這是物理學中又一種理想化模型。
無銅損、鐵損、磁損
變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關係
六、有多個副線圈的理想變壓器的問題
乙個原線圈多個副線圈的理想變壓器,原線圈匝數為n1,兩個副線圈的匝數分別為n2和n3,相應的電壓分別為u1、u2和u3,相應的電流分別為i1、i2和i3,根據變壓器的工作原理可得:
課堂練習
一台理想變壓器原線圈匝數n1＝1100匝,兩個副線圈的匝數分別是n2＝60匝,n3＝1200匝.若通過兩個副線圈中的電流分別為i2＝10a,i3＝5a,求原線圈中的電流.( 6 a )
如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓u1=220v，有兩組副線圈，其中n2=36匝，標有「6v，9w」、「12v，12w」的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發光，求：
（1）原線圈的匝數為n1和另一副線圈的匝數n3.
（2）原線圈的電流i1。
第五章第五節電能的輸送
一、輸電線上的功率損失
１．設輸電電流為i，輸電線電阻為r，則輸電線上的功率損失為：
2．減少輸電線上功率損失的方法
（1）減小輸電線的電阻r
①減小輸電線長度l：由於輸電距離一定，所以在實際中不可能用減小l來減小r．
②減小電阻率：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導線材料．
③增大導線的橫截面積s，這要多消耗金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設帶來很大的困難．
（2）減小輸電電流 i
②提高輸電電壓u ：
在輸送功率p 一定，輸電線電阻r一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸電線上的功率損失降為原來的1/n2倍．
採用高壓輸電是減小輸電線上功率損失的最有效、最經濟的措施．
功率關係
二、輸電線路上的電壓損失
１．電壓損失：輸電線路始端電壓u跟末端電壓u』的差值，稱為輸電線路上的電壓損失，u ＝ u －u』 ，如圖所示：
2．造成電壓損失的因素
（1）輸電線電阻造成電壓損失
u＝ir．
（2）輸電線感抗和容抗造成電壓損失．
3．減小輸電線路上電壓損失的方法
（1）減小輸電線電阻r
對高壓輸電線路效果不佳．
（2）減小輸電電流i
在輸送電功率不變的前提下，提高輸電電壓是有效的措施．
● 目前我國遠距離送電採用的電壓有110kv、220kv 和330kv, 在少數地區已開始採用500kv的超高壓送電。
● 目前世界上正在試驗的最高輸電電壓是1150kv。
● 大型發電機發出的電壓，等級有 10.5kv、13.8kv、15.75kv、18.0kv。
例：發電機輸出電壓220v ，輸出功率44kw， 每條輸電線電阻0.2ω，求使用者得到的電壓和電功率各是多少？
如果發電站先用變壓比為1：10的公升壓變壓器將電壓公升高，經同樣輸電線路，後經10：1的降壓變壓器降壓後供給使用者， 則使用者得到的電壓和電功率各是多少？
140v, 28kw 219.2v, 43.84kw
思考：有一台內阻為1ω的發電機，供給一所學校照明電路，如圖，公升壓變壓器的匝數比為1：4，降壓變壓器的匝數比為4：
1，輸電線總阻為r=4ω，全校共22個班，每班有「220v,40w」的燈6盞，若要保證全部電燈正常發光，討論：1）發電機的輸出功率多大？
2）發電機的電動勢多大？3）輸電效率是多少？4）若使用燈數減半並正常發光，發電機的輸出功率是否減半？
小結：輸電導線上功率損失p＝i2r ，電壓損失u＝ir.
提高輸電電壓是減小功率損失和電壓損失的有效途徑．
電網輸電
第五章交變電流 本章總結 學案
1第五章交變電流 複習課學案 編制 儀傳文 2012 3 26 複習要點 1 交變電流的產生 變化規律及圖象表達 2 表徵交變電的物理量 交變電的有效值 3 變壓器的構造 作用 原理 4 理想變壓器的理想化條件及規律 5 遠距離輸電 1.交變電流 2.交變電流的產生 線圈在勻強磁場中繞 於磁場的軸勻...
第五章第二節描述交變電流的物理量
描述交變電流的物理量 1 下列各個量，其中所指為有效值的是 a 交流電壓表的示數 b 保險絲的熔斷電流 c 電容器的擊穿電壓 d 家庭用的220 v交流電壓 2 2012 高考廣東卷 某小型發電機產生的交變電動勢為e 50sin 100 t v 對此電動勢，下列表述正確的有 a 最大值是50 v b...
第五章第二節描述交變電流的物理量隨堂達標自測
1 下列各個量，其中所指為有效值的是 a 交流電壓表的示數 b 保險絲的熔斷電流 c 電容器的擊穿電壓 d 家庭用的220 v交流電壓 答案 abd 2 關於交變電流的有效值u和最大值um，下列說法正確的是 a 任何形式的交流電壓的有效值都是u um 的關係 b 正弦式交變電流具有u um 的關係 ...