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高中物理知识点大全 交流电 知识要点:
1、 交流电
2、基本要求:
(1)理解正弦交流电的产生及变化规律 ①矩形线圈在匀强磁场中,从中性面开始旋转,在已知B、L、 情况下,会写出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。 ②函数表达式与图象相互转换。
(2)识记交流电的物理量,最大值、瞬时值、有效值;周期、频率、角频率;
(3)理解变压器的工作原理及初级,次级线圈电压,电流匝数的关系。理解远距离输电的特点。
一、交流电的产生及变化规律:
1、产生:强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。 矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时,如图5—1所示,产生正弦(或余弦)交流电动势。当外电路闭合时形成正弦(或余弦)交流电流。 图5—1
2、变化规律:
(1)中性面:与磁力线垂直的平面叫中性面。 线圈平面位于中性面位置时,如图5—2(A)所示,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为零。因此,感应电动势为零 。 图5—2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时(即线圈平面与磁力线平行时)如图5—2(C)所示,穿过线圈的磁通量虽然为零,但线圈平面内磁通量变化率最大。因此,感应电动势值最大。 (伏) (N为匝数)
(2)感应电动势瞬时值表达式: 若从中性面开始,感应电动势的瞬时值表达式: (伏)如图5—2(B)所示。 感应电流瞬时值表达式: (安) 若从线圈平面与磁力线平行开始计时,则感应电动势瞬时值表达式为: (伏)如图5—2(D)所示。 感应电流瞬时值表达式: (安)
3、交流电的图象: 图象如图5—3所示。 图象如图5—4所示。 想一想:横坐标用t如何画。
4、发电机:发电机的基本组成:线圈(电枢)、磁极 种类 旋转磁极式发电机能产生高电压和较大电流。输出功率可达几十万千瓦,所以大多数发电机都是旋转磁极式的。
二、表征交流电的物理量:
1、瞬时值、最大值和有效值: 交流电在任一时刻的值叫瞬时值。 瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值。 交流电的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻,如果二者热效应相等(即在相同时间内产生相等的热量)则此等效的直流电压,电流值叫做该交流电的电压,电流有效值。 正弦(或余弦)交流电电动势的有效值 和最大值 的关系为: 交流电压有效值 ; 交流电流有效值 。 注意:通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电器上说明的耐压值是指最大值。
2、周期、频率和角频率 交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。以T表示,单位是秒。 交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。以f表示,单位是赫兹。 周期和频率互为倒数,即 。 我国市电频率为50赫兹,周期为0.02秒。 角频率 : 单位:弧度/秒
三、变压器:
1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。 理想变压器的效率为1,即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说(如图5—6),原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。 即 因为有 ,因而通过原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。 即 注意:①对于副线圈有两组或两组以上的变压器来说,原、副线圈上的电压与它们的匝数成正比的规律仍然成立,但各副线圈的电流则应根据功率关系 ,去计算各线圈的电流强度,即 。 ②当副线圈不接负载(外电路断开时)I2=0, ,因此 。 ③当副线圈所接负载增多时,由于通常负载多是并联使用,因此,总电阻减少,使 增大,输出功率增大,所以输入功率变大。 ④因为 ,即 ,所以变压器中高压线圈电流小,绕制的导线较细,低电压的线圈电流大,绕制的导线较粗。 ⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值,不能用瞬时值。
2、远距离送电: 由于送电的导线有电阻,远距离送电时,线路上损失电能较多。 在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下,提高送电电压,减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。 线路中电流强度I和损失电功率计算式如下: 注意:送电导线上损失的电功率,不能用 求,因为 不是全部降落在导线上。 电场 电场 库仑定律、电场强度、电势能、电势、电势差、电场中的导体、导体 知识要点:
1、电荷及电荷守恒定律 ⑴自然界中只存在正、负两中电荷,电荷在它的同围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。基本电荷 。 ⑵使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种:①摩擦起电 ②接触带电 ③感应起电。 ⑶电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从的体的这一部分转移到另一个部分,这叫做电荷守恒定律。
2、库仑定律 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,数学表达式为 ,其中比例常数 叫静电力常量, 。 库仑定律的适用条件是(a)真空,(b)点电荷。点电荷是物理中的理想模型。当带电体间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用。例如半径均为 的金属球如图9—1所示放置,使两球边缘相距为 ,今...
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