交流电的产生及描述

高考总复习：正弦交流电的产生和描述【考纲要求】1、知道交变电流的产生及正弦交变电流各物理量的变化规律、变化图像；2、理解交变电流有效值的定义，会计算简单的非正弦交流电的有效值；3、了解电容、电感对交变电流的影响。

4、会计算交流电路中的电压、电流、功率、热量、电量等。

【知识网络】【考点梳理】考点一、交流电的产生及变化规律1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下本章所涉及的将是最简单的交变电流，即正弦交流电—随时间按正弦规律变化的电流。

2、特点易于产生、输送、变压、整流，在生活中有广泛的应用，交流电路理论是电工和电子技术的理论基础。

∴交流电在电力工程、无线电技术和电磁测量中有极广泛的应用，在工程技术中所使用的交流电也是各式各样的。

它具有三大优点：变换容易、输送经济、控制方便，所以已经作为现代国民经济的主要动力。

在稳恒电流中，I —电流、U （E ）—电压（电动势），都是恒定值。

但在本章，i —电流、e —电动势、u —电压，都是瞬时值，因为它随时间而变，所以实际上是i （t ）、e （t ）、u （t ）。

3、交变电流的产生机理 要点诠释：法拉第发现电磁感应定律的最重要的应用就是制成发电机。

（1）发电机的组成磁极、线圈（电枢）旋转电枢：通过滑环、电刷通入外电路，一般产生的电压小于500V 旋转磁极：比较常用，几千~几万V原理：利用线圈在磁场中绕某一固定轴转动，切割磁感线产生感应电动势，继而在闭合回路产生电流能量转化：机械能→电能 （2）交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，角速度ω一定。

其中ab 、cd 边切割磁感线，且ab 、cd 始终与速度v 垂直，从切割效果看总是两个电源串联，其俯视图为：第一象限：方向—abcda (磁通量Φ减少)大小：2sin 2sin sin cd cd od e NBl v NBl l t NBS t θωωωω==⋅=第二象限：方向—abcda (磁通量Φ增加)大小：2sin 2sin()sin()cd cd od e NBl v NBl l t NBS t θωπωωπω==⋅-=-sin e NBS t ωω=依次类推：可得其它象限的情况。

交流电的产生原理
交流电的产生原理是利用电磁感应现象而实现的。

电磁感应是指导体在磁场中运动时会产生感应电动势的现象。

而交流电就是指电流方向定期地反转的电流。

交流电的产生有几种常见的方式。

第一种方式是通过旋转线圈在磁场中。

当一个线圈在磁场中旋转时，线圈内部的磁通量随着角度的变化而变化。

根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化会引起线圈内部的感应电动势。

当线圈的角速度与旋转频率相等时，感应电动势的大小和方向也发生周期性的变化，从而产生交流电。

这种产生交流电的装置叫做发电机。

第二种方式是通过交变磁场的作用。

当一个磁场的方向周期性地变化时，磁场中的导体会产生感应电动势。

这也是电磁感应现象的另一种表现形式。

可以利用这一原理来产生交流电。

一种常见的装置是变压器，它利用一个交变电源产生交变磁场，从而感应出交流电。

第三种方式是利用振荡电路。

振荡电路是由电容器和电感器组成的电流变化周期性的电路。

当电容器和电感器在不同的时间间隔内充放电时，电路中的电流大小和方向会周期性地变化。

这样就可以产生交流电。

振荡电路广泛应用于无线电和通信技术中。

通过以上方式，我们可以实现交流电的产生。

交流电具有频率可调、方便输送等优点，广泛应用于生活和工业中。

第一节交流电的产生和描述【知识预习】1.我们把的电流，称为交变电流，俗称交流电。

2.交流电的产生：将线圈置于中，并绕垂直于磁感线的轴，就会产生正（余）弦交变电流。

3.中性面：（1）线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为。

（2）线圈转动一周，次经过中性面，线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。

4.线圈经过位置时，感应电动势最大，感应电动势的最大值为E m=(设线圈的面积为S、匝数为N、磁感应强度为B、线圈绕轴转动的角速度为ω)5.交流的有效值：根据电流的来规定的，即用直流和交流分别给同一个电阻供电，若果在相同的时间内产生的电热相同，我们就把直流叫做交流的有效值。

我们平时所说的照明电压220V，动力电压380V指的都是交流的有效值。

另外，用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流，交流电压表、电流表所测量的读数都指的是交流的有效值。

对于正、余弦交流电，最大值与有效值的关系为：E= ；U= ；I= 。

【预习检测】1.我国交流电的周期为50Hz，那么1min内电流的方向改变多少次？2.一正弦交变电流的最大值为5A，它的有效值是多少？3.下列关于中性面位置的说法中，正确的是：A.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势最大B.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，产生的感应电动势最大C.线圈经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电动势为零D.线圈每经过中性面位置一次，感应电流的方向改变一次。

*4.如图所示，一矩形线圈abcd置于磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴O以角速度ω从位置Ⅰ开始逆时针匀角速转动，经过时间t到达位置Ⅱ，试写出线圈处于位置Ⅱ时的感应电动势的表达式。

（ab=l1，cd=l2）5.某正弦交流电的图像如图所示，则由图像可知：A.该交流电的频率为0.02Hz BB.该交流电的有效值为14.14AC.该交流电的瞬时值表达式为i =20sin(0.02t)D.在t=T/8时刻，该交流的大小与其有效值相等 【典例精析】 1.交流电的产生【例题1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示，则下列说法中正确的是：A. t 1时刻通过线圈的磁通量为零B. t 2时刻通过线圈磁通量的绝对值最大C. t 3时刻通过线圈磁通量的变化率最大D.每当感应电动势e 变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都是最大的 【分析】【跟踪练习1】线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流的图像如图所示，由此可知：A.在A 和C 时刻线圈处于磁通量变化率最大的位置B.在A 和C 时刻穿过线圈的磁通量为最大C.在B 时刻到D 时刻，穿过线圈的磁通量现变大后变小D.若从A 时刻到B 时刻经过0.01s ，则在1s 内交变电流的方向改变50次【例题2】如图所示，矩形线圈abcd （已知ab 边长为L 1，ad 边长为L 2）在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′ 轴以角速度ω从图示位置开始匀角速转动，则线圈中感应电动势的大小为： A.2/sin 21t L BL ωω B. 2/cos 21t L BL ωω C.t L BL ωωsin 21 D.t L BL ωωcos 21【分析】【跟踪练习2】如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′ 匀速转动，沿着OO′ 观察，线圈沿逆时针方向转动。

交流电的产生与传输交流电是指电流方向和大小以及电压大小都是周期性变化的电流。

交流电的产生与传输是现代电力系统运行的基础。

在本文中，我将介绍交流电的产生原理以及它是如何在电力系统中传输的。

一、交流电的产生原理交流电可以通过多种方式产生，其中最常见的方式是通过发电机产生。

发电机的工作原理基于电磁感应定律。

当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。

发电机利用这一原理，通过旋转磁场和导体之间的相对运动，产生交流电。

这种交变的电压被称为交流电。

二、交流电的传输方式交流电在电力系统中的传输主要经过三个阶段：发电、输电和配电。

1. 发电：交流电最初由发电厂产生。

发电厂使用发电机将机械能转化为电能。

机械能可以来自于多种能源，如水能、风能、火力能等。

发电厂一般都采用大型的发电机组，通过旋转磁场和导体的相对运动，产生交流电。

2. 输电：一旦交流电产生，它需要通过输电线路进行传输。

高压输电线路是将电能从发电厂输送到各个地方的主要途径。

为了减小输电过程中的能量损耗，输电线路通常采用高压，通常是在数千伏至数十万伏的范围内。

高压可以减小输电线路的电阻和电流，从而减小能量损耗。

3. 配电：一旦交流电到达目的地，它需要经过变压器进行降压处理，然后通过配电线路传送到终端用户。

配电线路将交流电从输电线路的高压态转变为终端用户可以安全使用的低压态。

在配电过程中，电流逐渐降低，以适应不同类型的终端设备的需求。

三、交流电的优势与应用交流电相对于直流电具有一些优势，这也是为什么交流电成为了现代电力系统的主要形式。

1. 传输距离远：交流电通过变压器的升降压作用，在输电过程中能够更加高效地传输电能，使得电能传输的距离更远。

这使得交流电在长距离的输电中更为经济高效。

2. 客户便捷：由于交流电可以通过变压器进行升降压处理，使得供电系统的电压可以灵活调整以满足不同类型的用户需求，从而为用户提供便捷的用电环境。

3. 电力系统稳定性：交流电在传输过程中可以利用变压器、开关设备等进行系统稳定性的调节和控制。

交流电的产生一、交流电的产生1、交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流或电压称为交流电。

2、交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场的轴匀速转动时，线圈abcd 中就产生按正弦规律变化的感应电动势，闭合电路中就产生了按正弦规律变化的感应电流。

如图所示。

为更方便说明问题，把图1改画为图2，图2的位置3正与图1所示的位置相对应，根据切割磁感线产生感应电动势的规律，利用右手定则定性判断感应电流的大小，方向随线圈转动而变化的具体情况，以分析1、2、3位置为主。

注意分析过程应指出：中性面：线圈在位置1即线框平面与磁感强度方向垂直时，磁通量最大，但导线ab ，cd 的速度方向与磁感应强度B 方向平行而不切割磁感线，因此不产生感应电动势，故称之为中性面；可见，在此位置虽然磁通量最大，但磁通量的变化率为零。

最大磁通量应为21L BL BS m ==φ，而跟线圈的匝数没有关系。

线框平面与B 平行时，ab,cd 边速度方向与B 垂直，因而产生感应电动势最大，线圈在此位置的磁通量虽然为零，但穿过线圈的磁通量的变化率最大，最大值为ωωφ21L BL BS tm ==∆∆，由于线圈有N 匝，相当于有N 个电源相串联，所以产生的最大感应电动势为ωωφ21L NBL NBS t NE m m ==∆∆= 线框每转一周，感应电流便为一次周期的性的变化，电流方向变化两次。

3、正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中，绕垂直磁感强度的轴ＯＯ′匀速转动时，产生的交流电为正弦交流电，即电动势，电流大小，方向按正弦规律变化。

若图1所示线框ab=L ,bc=l ,ＯＯ′过cb, da 中间，线框以角速度ω匀速转动。

线框从与中性面重合时ad 位置开始计时，经过ts ，转至a ′d ′位置夹角α＝ω t ，速V 与B 不垂直，将其分解为⊥V 、||V 两个分速度，切割磁感线的分速度为,⊥V t l V V ωωαsin 21sin ==⊥， 则，t l BL ωωεsin 212⋅=，即t BLl ωωεsin =，ωBLl 均为不变的量，ε将按t ωsin 的规律变化。

交流电的工作原理一、引言交流电是我们日常生活中不可或缺的电力形式之一。

它被广泛应用于家庭、工业和商业等领域。

本文将详细介绍交流电的工作原理。

二、交流电的定义交流电是指在电路中不断变化方向的电流，其大小和方向都随时间而变化。

它与直流电不同，后者只有一个方向。

三、交流电的产生1. 旋转磁场原理交流电的产生基于旋转磁场原理。

当通过线圈通以交变电压时，线圈内将会产生一个旋转磁场。

这个旋转磁场会导致线圈内的导体发生运动，从而产生交流电。

2. 发电机原理发电机是一种能够将机械能转换为电能的设备。

它通过旋转磁场原理来产生交流电。

发动机驱动发电机转动，使得发电机内部的线圈与磁极相互作用，从而产生旋转磁场。

这个旋转磁场会导致线圈内的导体运动，从而产生交流电。

四、交流电的特点1. 方向随时间变化由于其方向随时间变化，交流电的平均值为0。

这意味着交流电不会在电路中产生永久性的电荷积累。

2. 频率交流电的频率是指其方向变化的速度。

在欧洲和亚洲，交流电的频率通常为50赫兹（Hz），而在北美，频率通常为60Hz。

3. 有效值由于交流电的大小和方向都随时间而变化，因此无法直接测量其大小。

相反，我们使用有效值来表示其大小。

有效值是指一段时间内交流电平方的平均值再开根号。

五、交流电与直流电的比较1. 方向不同直流电只有一个方向，而交流电方向随时间变化。

2. 大小不同直流电大小恒定，而交流电大小随时间变化。

3. 传输距离不同直流电可以传输很远距离，而交流电传输距离较短。

4. 应用不同直流电主要用于低功率设备和通信系统中，而交流电主要用于家庭、工业和商业等领域。

六、结论本文详细介绍了交流电的工作原理、产生方式、特点以及与直流电的比较。

交流电是我们日常生活中不可或缺的电力形式之一，我们需要了解其工作原理以更好地应用它。

交变电流的产生与描述一、交变电流的产生和变化规律1、 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。

2、 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。

4、正弦式交流电的产生和变化规律 （1）产生过程 （2）规律函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt ，用Em 表示峰值NBSω，则t E e m ωsin =，电流t i R E R em ωsin ==。

二、 描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。

（1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。

（2）频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。

（3）关系：πω21==T f2、瞬时值、最大值、有效值和平均值（1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。

) 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：t e e m ωsin =（伏）。

感应电流瞬时值表达式：tI i m ωsin ·=（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：te m ωεcos ·=（伏）。

感应电流瞬时值表达式：tI i m ωcos ·=（安）（2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。

m ε——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。

应强调指出的是，m ε与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为ωεNBS m =。

交流电基础知识一、交流电简介交流电（Alternating Current，缩写为AC）是指电流方向和大小都随时间变化的电流。

与交流电相对的是直流电（Direct Current，缩写为DC），直流电的电流方向恒定不变。

二、交流电的特点1. 电流方向周期性变化：交流电的电流方向会在正向和反向之间周期性地变化。

2. 电流大小周期性变化：交流电的电流大小也会周期性地变化，呈现出正弦波形状。

3. 频率和周期：交流电的频率是指单位时间内电流方向变化的次数，单位为赫兹（Hz）。

周期是指电流方向变化一次所需要的时间，单位为秒（s）。

三、交流电的产生交流电可以通过发电机产生。

发电机中的转子由机械能驱动，通过旋转磁场的方式在线圈中感应出交流电。

四、交流电的表示交流电可以用正弦函数表示，即I=I0sin(ωt+φ)，其中I是电流的大小，I0是最大电流值，ω是角频率，t是时间，φ是相位差。

五、交流电的单位1. 电流单位：交流电的电流单位是安培（A）。

2. 电压单位：交流电的电压单位是伏特（V）。

3. 频率单位：交流电的频率单位是赫兹（Hz）。

六、交流电的优势与直流电相比，交流电具有以下优势：1. 传输损耗小：交流电在输送过程中，可以通过变压器进行升压和降压，减少传输损耗。

2. 远距离传输：交流电可以通过变压器进行长距离传输，方便用电。

3. 适用范围广：交流电可以通过变频器进行调节，以满足不同设备的需求。

七、交流电的应用交流电在我们的日常生活中得到了广泛的应用，包括：1. 家庭用电：交流电为我们的家庭提供了照明、供暖、空调等各种用电设备的能量。

2. 工业生产：交流电在工业生产中被广泛应用，驱动各种机械设备，提供能源支持。

3. 通信技术：交流电在通信技术中扮演着重要的角色，例如电话、电视、互联网等。

八、交流电的安全注意事项在使用交流电时，我们需要注意以下安全事项：1. 避免触电：不要用湿手触摸电线或插头，以免触电。

2. 使用绝缘工具：在进行电路操作时，使用绝缘手套或绝缘工具，提高安全性。