高中物理竞赛辅导讲义：交流电

交流电§5。1、基 本 知 识5．1．1、交流电的产生及变化规律如图 5-1-1 所示，矩形线圈 abcd 在匀强磁场中匀速转动，闭合电路中产生交流电。 如果从线圈转过中性面的时刻开始计时，那么线圈平面与磁感应强度方向的夹角为 t ，如图 5-1-2 所示线圈中产生的瞬时感应电动势按正弦规律变化，tnBSe sin tm sin式nBSm ，称为感应电动势的最大值。电路中的电流强度也按正弦规律变化，trRimsin tI msin式中rRImm ，称为交流电流的最大值。外电路的电压按正弦规律变化，trRRumsintU msin式中rRRUmm ，称为交流电压的最大值。5．1．2、表征交流电的物理量（1）周期和频率周期和频率是表征交流电变化快慢的物理量。一对磁极交流发电机中的线圈在匀强场中匀速转动一周，电流按正弦规律变化一周。我们把电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交流电的周期 T，单位是秒。我们把交流电在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，叫做交流电的频率 f，道位是赫兹。（2）最大值和有效值交流电流的最大值mI与交流电压的最大值mU是交流电在一周期内电流与电压所能达到的最大值。交流电的最大值mI与mU可以分别表示交流电流的强弱与电压的高低。用心 爱心 专心dattBo中性面图 5-1-2 adbsooNR图 5-1-1交流电的有效值是根据电流热效应来规定的。让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热效应相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。通常用 表示交流电源的有效值, 用 I 表示交流电流的有效值，用 U 表示交流电压的有效值。正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系：2,2,2mmmUUII 当知道了交流电的有效值，很容易求出交流电通过电阻产生的热量。设交流电的有效值为I ， 电 阻 为 R ， 则 在 时 间 t 内 产 生 的 热 量RtIQ2。这跟直流电路中焦耳定律的形式完全相同。由于交流电的有效值与最大值之间只相差一个倍数，所以计算交流电的有效值时，欧姆定律的形式不变。通常情况下所说的交流电流或交流电压是指有效值。 （3）相位和相差交流发电机中如果从线圈中性面重合的时刻开始计时，交流电动势的瞬时值是tem sin。如果从线圈平面与中性面有一夹角0 时开始计时，那么经过时间 t，线圈从线圈平面与中性面有一夹角是0 t，如图 5-1-3 所示，则交流电的电动势瞬时值是)sin(0...