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（13）交變電流——高考物理一輪復習大單元知識清單
一、交變電流的概念
方向隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流。如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流。其中按正弦規律變化的交變電流叫正弦式交變電流，如圖甲所示。
二、正弦式交變電流的產生和變化規律
（1）產生：在勻強磁場里，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動的線圈里產生的是正弦式交變電流。
（2）規律
a.函數形式：若N匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，磁感應強度為B，從中性面開始計時，其函數形式為，用表示電動勢的最大值，則有。其電流大小為
b.圖像：用以描述正弦交流電電流隨時間變化的規律，如圖甲所示。
三、描述交變電流的物理量
（1）周期和頻率
周期T：交變電流完成1次周期性變化所需要的時間單位是秒（s）。表達式為（n為轉速）。
頻率f：交變電流在1s內完成周期性變化的次數，單位是赫茲（Hz）。
周期和頻率的關系：T=1/f或f=1/T。
（2）交變電流的瞬時值、最大值、有效值和平均值
瞬時值：交變電流某一時刻的值。
最大值：交變電流或電壓所能達到的最大的值。
有效值：讓恒定電流和交變電流分別通過阻值相等的電阻，如果在交流的一個周期內它們產生的熱量相等，就可以把恒定電流的數值規定為這個交變電流的有效值。
交變電流的平均值：
四、計算交變電流有效值
計算交變電流有效值的依據是電流的熱效應，由“相同時間”內“相同電阻”上產生“相同熱量”列式求解.
（1）分段計算電熱并求和，得出一個周期內產生的總熱量
（2）利用兩個公式Q=I2Rt和Q=（U2/R）t分別求得電流的有效值和電壓的有效值.
（3）若圖像部分是正弦（或余弦）式交變電流，其中的1/4必須是從零至最大值或從最大值至零）和1/2周期部分可直接應用正弦式交變電流有效值與最大值之間的關系求解.
五、交變電流“四值”的比較
物理量 物理含義 重要關系 適用情況及說明
瞬時值 交變電流某一時刻對應的值 計算線圈某時刻的受力情況
峰值 最大的瞬時值 討論電容器的擊穿電壓
平均值 交變電流圖像中圖線與時間軸所圍的面積與時間的比值 計算通過電路橫截面的電荷量
有效值 跟交變電流的熱效應等 效的恒定電流的值 （適應于正/余弦式交變電流） （1）計算與電流的熱效應有關的量（如電功、電功率、電熱等） （2）電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值 （3）保險絲的熔斷電流為有效值 （4）交流電路中，電流表和電壓表的示數均為有效值。
六、變壓器
1.變壓器是用來改變交流電的電壓和電流的裝置.
變壓器是由閉合鐵芯（由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成）和繞在鐵芯上的兩個
線圈（用絕緣導線繞制）組成的，如圖所示.
（1）各部分的作用
原線圈：接在電源上的線圈，產生交變磁場。
副線圈：連接負載的線圈，產生感應電動勢。
鐵芯：硅鋼疊合成的閉合框架，能增強磁場和集中磁感線。
2.工作原理
原線圈輸入交變電流→鐵芯中產生變化磁場→通過副線圈磁通量變化→副線圈上產生感應電動勢→對負載供電
3.理想變壓器的特點
（1）無漏磁：磁感線全部集中在鐵芯內，穿過每匝原、副線圈的磁通量都相同。
（2）無銅損：線圈的電阻不計，不產生熱量，不引起電能損失。
（3）無鐵損：鐵芯中渦電流忽略不計，不發熱，不引起電能損失。
4.理想變壓器的基本規律
（1）功率關系：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，P入=P出。
（2）電壓關系：原、副線圈的電壓之比等于匝數之比，即與負載、線圈的多少無關。
（3）電流關系
①只有一個副線圈時， ，
②有多個副線圈時，由P入=P出，得I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn,或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn。
（4）頻率關系：f1=f2（變壓器不改變交流電的頻率）。
七、電能的輸送
（1）為什么要采用高壓輸電
輸電線上有電阻，電流通過時產生焦耳熱引起電能損失，由P損=I2R線知，要減小電能在輸電線上的損耗，可以有兩種方法：
①減小輸電線的電阻，如采用電阻率低的材料，加大導線的橫截面積
②減小輸電電流，在輸送功率一定的情況下，需提高輸電電壓.
第一種方法的作用十分有限，且代價較高，所以實際中一般采用第二種方法.
（2）遠距離高壓輸電的電路模式
升壓變壓器建在離發電廠較近處，降壓變壓器建在離用戶較近處（如圖所示）
八、理想變壓器的拓展認識
（1）變壓器不能改變直流電壓。
（2）變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的周期和頻率。
（3）理想變壓器本身不消耗能量。
九、動態問題的分析方法
（1）分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯系和相互制約關系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯電路特點進行分析判定。
（2）分析該類問題的一般思維流程
（3）遠距離輸電的分析思路
對遠距離輸電問題，應按“發電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發電機”的順序逐步分析。

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