1. 交变电流
概念
交变电流:发电机产生电动势随时间变化而做周期性变化,因而用电器中的电流电压也做周期性变化,电路中产生的是交变电流(alternating current),简称交流(AC) 。
编辑本段物理特性
大小和方向都随时间作周期性变化而且在一周期内的平均值等于零的电流叫做交变电流,这是明文规定,由此可知: 1.交变电流是一定要有恒定的周期 2.改变方向改变大小的电流只要做周期性变化,且在一周期内的平均值等于0,就是交变电流 3.改变大小而不改变方向的电流一定不是交变电流 产生方法:闭合线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动
编辑本段物理变化规律
根据法拉第电磁感应定律可以导出,电动势e随时间变化的规律为: e=Em sin wt (1) e=nBSw×sinwt (n是匝数,B是磁场强度,S是面积,w是角速度) 从中性面开始转动用上述公式,若从中性面的垂直面开始转动则用e=Em Coswt 式中Em是个常数,表示电动势可能达到的最大值,叫做电动势的峰值(peak value),w是发电机线圈转动的角速度. 由于发电机的电动势按照正弦规律变化,所以单个负载为电灯等用电器时,负载两端的电压u,流过的电流i,也按正弦规律变化,即 Em=nBSw Im=Em/R总=nBSw/(R+r) u=Um sin wt (2) i=Im sin wt (3) 式中Um和Im 分别为电压和电流的峰值,而e,u,i则是这几个量的瞬间值. 这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流(sinusoidal current). 正弦式电流是最简单最基本的交变电流.电力系统中应用的大多是正弦式电流. 正弦式电流的有效值 I U 与峰值 Im Um 之间有如下关系 I=Im/(根号2)=0.707Im U=Um/(根号2)=0.707Um 公式I=Im/根号下2 u=Um/根号下2,还有其他交变电流,上述只是电动势按照正弦规律变化的正弦交变电流 正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值,特别要注意它们之间的区别。以电动势为例:最大值用Em表示,有效值用E表示,瞬时值用e表示,平均值用 表示。它们的关系为: ,e=Emsinωt。平均值不常用,必要时要用法拉第电磁感应定律直接求: 。特别要注意,有效值和平均值是不同的两个物理量,千万不可混淆。 生活中用的市电电压为220V,其最大值为Um=220 V=311V,频率为50HZ,所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV。
编辑本段交变电流的周期与频率
交变电流的周期和频率都是描述交变电流的物理量。
周期T
交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒(s)。周期越长,交变电流变化越慢,在一个周期内,交变电流的大小和方向都随时间变化。
频率f
交变电流在1s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz),频率越大,交变电流变化越快。
T、f、w三者之间的关系
T=1/f , f=1/T , w=2π/T=2πf
2. 描述交流电状态的物理量有哪些
1、瞬时值:正弦交流电瞬时值的表达式为:
电压瞬时值:( ) 电流瞬时值:( )
2、最大值:交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围,当线圈平面与磁力线平行时,交流电动势最大值:(Em=NBSω),
瞬时值与最大值的关系是:(-Em≤e≤Em)
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,正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是:
(E=Em/ U=Um/ I=Im/ )
各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的最大值,都是指( )
4、平均值:交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值,用(e=nΔΦ/Δt)计算
5、表征交变电流变化快慢的物理量
①周期T:电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s .
②频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:HZ.
③角频率ω:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位:rad/s.
④角速度、频率、周期的关系(ω=2πf=2π/T)