十三、交变电流
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.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电.
2.正弦交流电 ----(1)函数式:e=E m sinωt (其中★E m =NBSω)
(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大.
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=I m cosωt..
(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量
(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示.
(2)最大值:E m =NBSω,最大值E m (U m ,I m )与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值.
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值.
4.电感、电容对交变电流的影响
(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频.(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频.
5.变压器 -(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计.
(2)★理想变压器的关系式:
①电压关系:U/U =n/n (变压比),即电压与匝数成正比.
②功率关系:P =P ,即IU =IU+IU +…
③电流关系:I/I =n/n (变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比.
(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制.
6.电能的输送 -----(1)关键:减少输电线上电能的损失:P =I R
(2)方法:①减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积.②提高输电电压,减小输电电流.前一方法的作用十分有限,代价较高,一般采用后一种方法.
(3)远距离输电过程:输电导线损耗的电功率:P =(P/U)R ,因此,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n。
(4)解有关远距离输电问题时,公式P =U I 或P =U R 不常用,其原因是在一般情况下,U 线 不易求出,且易把U 线 和U 总 相混淆而造成错误.