1. 交變電流
概念
交變電流:發電機產生電動勢隨時間變化而做周期性變化,因而用電器中的電流電壓也做周期性變化,電路中產生的是交變電流(alternating current),簡稱交流(AC) 。
編輯本段物理特性
大小和方向都隨時間作周期性變化而且在一周期內的平均值等於零的電流叫做交變電流,這是明文規定,由此可知: 1.交變電流是一定要有恆定的周期 2.改變方向改變大小的電流只要做周期性變化,且在一周期內的平均值等於0,就是交變電流 3.改變大小而不改變方向的電流一定不是交變電流 產生方法:閉合線圈在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉動
編輯本段物理變化規律
根據法拉第電磁感應定律可以導出,電動勢e隨時間變化的規律為: e=Em sin wt (1) e=nBSw×sinwt (n是匝數,B是磁場強度,S是面積,w是角速度) 從中性面開始轉動用上述公式,若從中性面的垂直面開始轉動則用e=Em Coswt 式中Em是個常數,表示電動勢可能達到的最大值,叫做電動勢的峰值(peak value),w是發電機線圈轉動的角速度. 由於發電機的電動勢按照正弦規律變化,所以單個負載為電燈等用電器時,負載兩端的電壓u,流過的電流i,也按正弦規律變化,即 Em=nBSw Im=Em/R總=nBSw/(R+r) u=Um sin wt (2) i=Im sin wt (3) 式中Um和Im 分別為電壓和電流的峰值,而e,u,i則是這幾個量的瞬間值. 這種按正弦規律變化的交變電流叫做正弦式交變電流,簡稱正弦式電流(sinusoidal current). 正弦式電流是最簡單最基本的交變電流.電力系統中應用的大多是正弦式電流. 正弦式電流的有效值 I U 與峰值 Im Um 之間有如下關系 I=Im/(根號2)=0.707Im U=Um/(根號2)=0.707Um 公式I=Im/根號下2 u=Um/根號下2,還有其他交變電流,上述只是電動勢按照正弦規律變化的正弦交變電流 正弦交變電流的電動勢、電壓和電流都有最大值、有效值、瞬時值和平均值,特別要注意它們之間的區別。以電動勢為例:最大值用Em表示,有效值用E表示,瞬時值用e表示,平均值用 表示。它們的關系為: ,e=Emsinωt。平均值不常用,必要時要用法拉第電磁感應定律直接求: 。特別要注意,有效值和平均值是不同的兩個物理量,千萬不可混淆。 生活中用的市電電壓為220V,其最大值為Um=220 V=311V,頻率為50HZ,所以其電壓瞬時值的表達式為u=311sin314tV。
編輯本段交變電流的周期與頻率
交變電流的周期和頻率都是描述交變電流的物理量。
周期T
交變電流完成一次周期性變化所需的時間,單位是秒(s)。周期越長,交變電流變化越慢,在一個周期內,交變電流的大小和方向都隨時間變化。
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),頻率越大,交變電流變化越快。
T、f、w三者之間的關系
T=1/f , f=1/T , w=2π/T=2πf
2. 描述交流電狀態的物理量有哪些
1、瞬時值:正弦交流電瞬時值的表達式為:
電壓瞬時值:( ) 電流瞬時值:( )
2、最大值:交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍,當線圈平面與磁力線平行時,交流電動勢最大值:(Em=NBSω),
瞬時值與最大值的關系是:(-Em≤e≤Em)
3、有效值:交流電的有效值是根據電流的熱效應來規定的。即在同一時間內,跟某一交流電能使同一電阻產生相等熱量的直流電的數值,叫做該交流電的有效值,正弦交流電的有效值與最大值之間的關系是:
(E=Em/ U=Um/ I=Im/ )
各種交流電電氣設備上所標的、交流電表上所測得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值,都是指( )
4、平均值:交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值,用(e=nΔΦ/Δt)計算
5、表徵交變電流變化快慢的物理量
①周期T:電流完成一次周期性變化所用的時間。單位:s .
②頻率f:一秒內完成周期性變化的次數。單位:HZ.
③角頻率ω:就是線圈在勻強磁場中轉動的角速度。單位:rad/s.
④角速度、頻率、周期的關系(ω=2πf=2π/T)