一、交变电流
1定义:大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称为交变电流,简称交流,用符号“~”表示。
2特点:电流方向随时间做周期性变化,是交流电最主要的特征,也是交流电与直流电最主要的区别。
3、正弦式交变电流
交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 | ||
概念 | 中性面位置 | 与中性面垂直的位置 |
特 k | ,最大 ,最小 感应电流为零,方向改变 | ,最小 ,最大 感应电流最大,方向不变 |
物理量 | 函数 | 图像 | |
磁通量 | |||
电动势 | |||
电压 | |||
电流 |
4。1周期和频率
(1)周期:交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期,用符号T表示,其单位是秒(s).
(2)频率:交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率,用符号f表示,其单位是赫兹(Hz).
4.2描述交变电流的四值
物理含义 | 重要关系 | 适用情况 | |
瞬时值 | 交变电流某一时刻的值 | 计算线圈某一时刻的受力情况 | |
最大 值 | 最大的瞬时值 | 确定用电器的耐压值(如电容器等) | |
有效 值 | 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 | ①计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) ②交流电表的测量值 ③电器设备标注的额定电压、额定电流 ④保险丝的熔断电流 | |
平均 值 | 交变电流图像中图线与时间轴所夹面积和时间的比值 | 计算通过电路横截面的电荷量 |
5。1正弦交变电流图像的信息获取
5.2交变电流有效值的求解方法
(1)对于按正(余)弦规律变化的电流,可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解,即、、。
(2)对于非正(余)弦规律变化的电流,可从有效值的定义出发,由热效应的“三同原则"(同电阻、同时间、同热量)求解,一般选一个周期的时间计算。
5.3交变电流平均值和有效值的区別
求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值,。平均值的计算需用和.切记,平均值不等于有效值。
二、电感与电容对交流电的影响
项目 | 电感 | 电容 |
对电流 的作用 | 只对交变电流有阻碍作用 | 直流电不能通过电容器,交变电流能通过电容器但有阻碍作用 |
影响因素 | 自感系数越大,交变电流的频率越高,阻碍作用就越大,即感抗越大 | 电容越大,交变电流的频率越高,阻碍作用就越小,即容抗越小 |
应用 | ①低频扼流圈:通直流、阻交流 ②高频扼流圈:通低频、阻高频 | ①隔直电容器:通交流、隔直流 ②旁路电容器:通高频、阻低频 |
1、变压器的构造
如图甲所示为变压器的结构图,它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈;另一^线圈跟负载连接,叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。
2、工作原理
变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时,电流的大小和方向不断改变,它在铁芯中产生交变的磁场,穿过副线圈,变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化,从而发生互感现象,产生了感应电动势。
3、能量转化过程
4、理想变压器的基本关系
理想变压器 | (1)没有能量损失(铜损、铁损) (2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) | |
基本关系 | 功率关系 | 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率: |
电压关系 | 原、副线圈的电压与匣数成正比,,与负载、副线圈的多少无关 |
基本关系 | 电流关系 | (1)只有一个副线圈时: (2)有多个副线圈时:由得或 |
频率 关系 | (变压器不改变交流电的频率) | |
制约关系 | 电压 | 副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定 |
功率 | 原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定 | |
电流 | 原线圈电流由副线圈电流和匝数比决定 |
5.1若输送功率为,输电电压为,输电线的总电阻为,则:
(1)电压损耗:。
(2)功率损耗:。
5.2减小损耗的方法
由电压损耗和功率损耗的公式可以看出,在不减小输送功率的前提下,减小损耗的方法有两个:
(1)减小输电线路的电阻:由可知,间距一定时,使用电阻率小的材料或增大导体的横截面积均可减小电阻。
(2)增大电压:增大输电电压就可以减小输电线路的电流,从而大幅度减小两种损耗。
6、处理远距离输电问题的解题步骤:
(1)画出远距离输电的示意图,并在图上标出相应的物理量。
(2)以变压器铁芯为界线区分各个回路。各回路,运用串联电路的特点和性质,分析回路中的电压、电流和功率等问题。
(3)各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。
(4)在计算输电线上的功率损耗时,思路应该是,一定不能用。
(5)电网送电遵循“用多少送多少”的原则,说明原线圈电流由副线圈电流决定。