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嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【本讲主要内容】交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量【知识掌握】【知识点精析】本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。
高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。
1. 交变电流的产生及其变化规律（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。
（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。
（3）正弦交变电流的变化规律中性面：与磁场方向垂直的平面。
线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。
变化规律：正弦交变电流图象（如下图）：2. 表征交变电流的物理量（1）周期和频率交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。
周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。
从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。
频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。
显然，f =T1。
（1）有效值和最大值有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。
譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。
如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系I =21Im U = 21Um我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。
那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。
此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。
与之相对应的，最大值也有它的意义：譬如，当一个电容器接在交流电源上，它是否安全（不被击穿）取决于其间的场强情况，如果超过了额定场强，绝缘介质的击穿是一瞬间的事，而不需要多长时间的热效应累计。
电工学基础知识大全 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-电工基础知识点1．电路的状态：通路；断路；短路。
2．电流：电荷的定向移动形成电流。
习惯上规定：正电荷定向移动的方向是电流的正方向，实际的电流方向与规定的相反。
公式：q I t= （,,A C s ） 36110,110mA A uA A --== 直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。
交流电：大小和方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内平均值为零的电流。
3．电阻：表示物体对自由电子定向移动的阻碍作用的物理量。
公式：l R Sρ= (2,,,m m m ΩΩ*) 导体的电阻是由本身决定的，由它本身的电阻率和尺寸大小决定，还与温度有关。
对温度而言，存在正温度系数和负温度系数变化。
4．部分电路的欧姆定律：导体中的电流与两端的电压成正比，与它的电阻成反比。
公式：U I U RI R==或(导体的电阻是恒定的，变化的是电流和电压) 5．电阻的福安特性曲线：如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U-I 关系曲线。
电阻元件的福安特性曲线是过原点的直线时，叫做线性电阻。
如果不是直线，则叫做非线性电阻。
（图：P8）6．电能：W UIt = （,,,J V A s ） 实际中常以110001kW h W h *=*，简称度。
7．电功率：在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值，用P 表示。
公式：22W U I R t RP =P =或=UI=(适用于纯电阻电路) 可见，一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
用电器上通常标明它的电功率和电压，叫做用电器的额定功率和额定电压。
8．焦耳定律（电流热效应的规律）：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电的时间成正比。
公式：2Q RI t = (,,,J A s Ω)阅读P12,13页的‘阅读与应用’的三和四9．电动势：表征电源做工能力的物理量，用E 表示。
表征交变电流的物理量交流电流是指周期性变化的电流。
在交流电路中，我们经常使用一些物理量来表征交变电流的特性和性质。
本文将介绍几个最常用的表征交变电流的物理量。
1. 有效值有效值是交流电流的一个重要物理量，通常表示为$I_{\\mathrm{rms}}$。
有效值是指与同样功率的直流电流相比，产生相同效果的电流值。
在交流电路中，电流的幅值是不断变化的，因此单纯使用峰值来表征交变电流的大小并不准确。
有效值是通过对交流电流的幅值进行数学平均来计算的。
对于正弦交流电流，其有效值可以通过其峰值电流$I_{\\mathrm{peak}}$与$\\sqrt{2}$的乘积得到：$$I_{\\mathrm{rms}} = \\frac{I_{\\mathrm{peak}}}{\\sqrt{2}}$$有效值可以帮助我们对交流电流进行定量的描述和比较，也是计算交流电功率和电阻、电感、电容等元件参数时的重要参考值。
2. 频率频率是指交流电流中周期性变化的频率，用单位时间内变化的周期数来表示。
国际单位制中频率的单位是赫兹（Hz），表示每秒中的周期数。
交流电流的频率会影响到电流的变化速度和周期。
在电力系统中，常用的交流电频率是50Hz和60Hz。
频率的高低决定了电源和电器之间的电能转换效率和传输的稳定性。
在交流电路中，频率的测量可以采用频率计或示波器等仪器进行。
3. 相位相位是指交流电流相对于某个参考信号的偏移程度，也可以理解为交流电流波形相对于时间轴的位置。
正弦交流电流的波形可以表示为 $I(t) = I_{\\mathrm{peak}} \\sin(\\omega t + \\phi)$，其中 $\\omega$ 是角频率，t是时间，$\\phi$ 是相位差。
相位差可以用来描述两个交流电流之间的相对时间偏移。
例如，在串联的电容和电阻电路中，电流与电压的相位差可以用来计算它们之间的相对滞后或超前。
相位差可以通过示波器等仪器进行测量。
电工学基础知识大全公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]电工基础知识点1．电路的状态：通路；断路；短路。
2．电流：电荷的定向移动形成电流。
习惯上规定：正电荷定向移动的方向是电流的正方向，实际的电流方向与规定的相反。
公式：qIt=（,,A C s）36110,110mA A uA A--==直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。
交流电：大小和方向都随时间做周期性变化，并且在一个周期内平均值为零的电流。
3．电阻：表示物体对自由电子定向移动的阻碍作用的物理量。
公式：lRSρ= (2,,,m m mΩΩ*)导体的电阻是由本身决定的，由它本身的电阻率和尺寸大小决定，还与温度有关。
对温度而言，存在正温度系数和负温度系数变化。
4．部分电路的欧姆定律：导体中的电流与两端的电压成正比，与它的电阻成反比。
公式：UI U RIR==或(导体的电阻是恒定的，变化的是电流和电压)5．电阻的福安特性曲线：如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U-I关系曲线。
电阻元件的福安特性曲线是过原点的直线时，叫做线性电阻。
如果不是直线，则叫做非线性电阻。
（图：P8）6．电能：W UIt = （,,,J V A s ） 实际中常以110001kW h W h *=*，简称度。
7．电功率：在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值，用P 表示。
公式：22W U I R t RP =P =或=UI=(适用于纯电阻电路) 可见，一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。
用电器上通常标明它的电功率和电压，叫做用电器的额定功率和额定电压。
8．焦耳定律（电流热效应的规律）：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电的时间成正比。
公式：2Q RI t = (,,,J A s Ω)阅读P12,13页的‘阅读与应用’的三和四9．电动势：表征电源做工能力的物理量，用E 表示。
高中物理交变电流知识详解一、 交流电的产生及变化规律基础知识一．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=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。
是线框面与中性面的夹角2．当从图位置开始计时：则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）．3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。
对于总电阻为R的闭合电路来说I m =m E R三．几个物理量1．中性面：如图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=εm sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4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 的交流电每秒方向改变100次．2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s（注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合）．（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）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，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εm =2U 有效，I m =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 ）．规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动，角速度为ω＝2πrad ／s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势．（4）交流电电表的示数．（5）转动一周外力做的功．（6）61周期内通过R 的电量为多少？ 解析：（1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V（2）转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V（3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=N ΔΦ/Δt=2．6V（4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V （5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝（2m ε）2（R十r ）·T ＝0．99J（6）61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。
