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（13）交变电流——高考物理一轮复习大单元知识清单
一、交变电流的概念
方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图甲所示。
二、正弦式交变电流的产生和变化规律
（1）产生：在匀强磁场里，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦式交变电流。
（2）规律
a.函数形式：若N匝面积为S的线圈以角速度绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，磁感应强度为B，从中性面开始计时，其函数形式为，用表示电动势的最大值，则有。其电流大小为
b.图像：用以描述正弦交流电电流随时间变化的规律，如图甲所示。
三、描述交变电流的物理量
（1）周期和频率
周期T：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间单位是秒（s）。表达式为（n为转速）。
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）。
周期和频率的关系：T=1/f或f=1/T。
（2）交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值
瞬时值：交变电流某一时刻的值。
最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值。
有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。
交变电流的平均值：
四、计算交变电流有效值
计算交变电流有效值的依据是电流的热效应，由“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.
（1）分段计算电热并求和，得出一个周期内产生的总热量
（2）利用两个公式Q=I2Rt和Q=（U2/R）t分别求得电流的有效值和电压的有效值.
（3）若图像部分是正弦（或余弦）式交变电流，其中的1/4必须是从零至最大值或从最大值至零）和1/2周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值之间的关系求解.
五、交变电流“四值”的比较
物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明
瞬时值 交变电流某一时刻对应的值 计算线圈某时刻的受力情况
峰值 最大的瞬时值 讨论电容器的击穿电压
平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 计算通过电路横截面的电荷量
有效值 跟交变电流的热效应等 效的恒定电流的值 （适应于正/余弦式交变电流） （1）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等） （2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 （3）保险丝的熔断电流为有效值 （4）交流电路中，电流表和电压表的示数均为有效值。
六、变压器
1.变压器是用来改变交流电的电压和电流的装置.
变压器是由闭合铁芯（由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成）和绕在铁芯上的两个
线圈（用绝缘导线绕制）组成的，如图所示.
（1）各部分的作用
原线圈：接在电源上的线圈，产生交变磁场。
副线圈：连接负载的线圈，产生感应电动势。
铁芯：硅钢叠合成的闭合框架，能增强磁场和集中磁感线。
2.工作原理
原线圈输入交变电流→铁芯中产生变化磁场→通过副线圈磁通量变化→副线圈上产生感应电动势→对负载供电
3.理想变压器的特点
（1）无漏磁：磁感线全部集中在铁芯内，穿过每匝原、副线圈的磁通量都相同。
（2）无铜损：线圈的电阻不计，不产生热量，不引起电能损失。
（3）无铁损：铁芯中涡电流忽略不计，不发热，不引起电能损失。
4.理想变压器的基本规律
（1）功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入=P出。
（2）电压关系：原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即与负载、线圈的多少无关。
（3）电流关系
①只有一个副线圈时， ，
②有多个副线圈时，由P入=P出，得I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn,或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn。
（4）频率关系：f1=f2（变压器不改变交流电的频率）。
七、电能的输送
（1）为什么要采用高压输电
输电线上有电阻，电流通过时产生焦耳热引起电能损失，由P损=I2R线知，要减小电能在输电线上的损耗，可以有两种方法：
①减小输电线的电阻，如采用电阻率低的材料，加大导线的横截面积
②减小输电电流，在输送功率一定的情况下，需提高输电电压.
第一种方法的作用十分有限，且代价较高，所以实际中一般采用第二种方法.
（2）远距离高压输电的电路模式
升压变压器建在离发电厂较近处，降压变压器建在离用户较近处（如图所示）
八、理想变压器的拓展认识
（1）变压器不能改变直流电压。
（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的周期和频率。
（3）理想变压器本身不消耗能量。
九、动态问题的分析方法
（1）分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
（2）分析该类问题的一般思维流程
（3）远距离输电的分析思路
对远距离输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序逐步分析。

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