1、1交变电流复习“一、四、三”浙江省金华市第一中学（321015） 陶汉斌一、交变电流的一个物理模型在交流电的学习过程中，同学们首先要掌握一个物理模型，这个模型就是正弦交流发电机的模型。线 圈 在 匀 强 磁 场 中 绕 垂 直 于 磁 场 方 向 的 转 动 轴 匀 速转 动 时 ， 线 圈 中 就 会 产 生 正 弦 交 流 电 。 如 果 线 圈 转 到 中 性 面 时 开 始 计 时 ，感应电动势的瞬时值表达式为： ， 可见，线圈里产tNBStEemsinsin生的感应电动势是按正弦规律变化的。当线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零。转动一周线圈两次通过中性面，一周里线
2、圈中电流方向改变两次。二、交变电流的四个值描述交变电流的物理量有交变电流的最大值与有效值以及周期与频率。但是，同学们更重要的是要分清交变电流的最大值、有效值、瞬时值、平均值等几个概念。1.交变电流的最大值交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。当矩形线圈在匀强磁场中匀速转动到与磁场方向平行时，产生的感应电动势具有最大值 。此时电路中的nBSEm电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即 。交变.,)(RIUrIm电流的最大值不能用来表示交变电流产生的效果，在实际应用中通常用有效值来表示交变电流产生的效果。但是，电容器的耐压值是交流的最
3、大值。2.交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。通过计算表明，正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系为：， ，在交变电流电路中，电流表、电压表、功率表等仪表测量的示数均为有效值，保险丝的熔断电流也都指有效值。在没有特别指明的情况下，所给出的交变电流的数值都是指有效值。在日常生活中，使用交变电流的用电器铭牌上所标明的额定电压、额定电流也都是指有效值。在计算电功、电热、电功率等物理量时，均需要代入有效值进行计算。3.交变电流的瞬时值交变电流的瞬时值是指
4、交变电流在某一时刻所具有的数值。若线圈从中性面开始转动计时，则 t 时刻正弦交变电流感应电动势瞬时值表达式为2，感应电流瞬时值表达式为 ，电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为 。若线圈从平行于磁场方向开始转动计时，则t 时刻的感应电动势瞬时值表达式为 ，感应电流瞬时值表达式为，电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为 。4.交变电流的平均值交变电流的平均值是指在某一段时间内产生的交变电流对时间的平均值。要计算交变电流在某一段时间内的平均值，需要应用法拉第电磁感应定律。感应电动势的平均值表达式为 ，感应电流的平均值表达式为。电路中用电器两端的电压平均值表达式为。在利用公式 qIt 计算 t 时间内通
5、过导体横截面的电量时，公式中的 I 必须代入平均值进行计算。三交变电流的三大电路问题1.电阻、电感、电容电路当交变电流通过电阻时，电阻只能发热，不会产生其它的“副作用” 。但是当交变电流通电电感时，由于产生自感电动势，电感对电流阻碍作用，感抗用来表示阻碍作用的大小。电感对电流阻碍作用表现为：通直流、阻交流， 通低频、阻高频。当交流电压加在电容器的两极时，由于电容器不停地充、放电，致使电路产生持续的电流，好象有电流“通过”电容器，但电容器极板上已经有的电荷对后来的电荷有排斥，因而电容器对交流电有阻碍作用。电容对交流阻碍作用表现为：通交流，隔直流，通高频、阻低频。2.理想变压器电路互感现象是变压器
6、工作的基础。理想变压器的没有能量损失，输入功率等于输出功率。各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况，即有 =。原副321nU线圈电流和匝数成反比的关系 只适用于原副线圈各有一个的情况。12nI3远距离输电电路对电能输送，要注意三组对应关系的应用，升压变压器电压、电流、能量的对应关系，降压变压器电压、电流、能量的对应关系，链接升压变压器与降3压变压器的一组对应关系。如图 1 所示，升压变压器的对应关系是 、21P、 ；降压变21nU12I压器的对应关系是 、43P、 ；链接升43n34I压变压器与降压变压器的一组对应关系是 ， 、32P32U，式中的 是输电线上损失的电压， 是输电线上损失的电功率。32IU在计算时还要抓住“输送一定的电功率”这一前提，要注意输电的电压与输电导线上损耗的电压、输送的电功率与输电导线上损耗的电功率的区别。
