第三节　交变电流
电磁感应
交流电的胜利
为了打破爱迪生的技术垄断，特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”，它是由一个感应圈、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成．这种装置可以产生频率很高的高压电流，不过这种高压电的电流极小，对人体不会产生显著的生理效应．特斯拉在一次记者招待会上，用这种装置使电流通过自己的身体，点亮了电灯，甚至还熔化了电线，使在场的记者一个个惊讶得目瞪口呆，取得了极大的宣传效果．
特斯拉的胜利，加速了交流电的推广使用．现在我们知道，低频交流电和直流电一样危险，至于低频高压交流电就更加危险，因此千万不要随便重复特斯拉的实验．
一、交流发电机
1．交流发电机由________和________组成．工作原理是________．交流发电机产生的电流大小、方向都随时间做________变化．
2．交变电流：大小、方向都做________变化．
一、1.定子　转子　电磁感应定律　周期性
2．周期性
二、交流的变化规律
1．正弦式电流：电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按________的规律变化．
2．瞬时值：反映的是某时刻交变电流的_____和_____．
电压：u＝________
电流：i＝________
3．峰值：说明交变电流在变化过程中所能达到的________，反映了交变电流大小的________．Um、Im分别为交变电流________、________的峰值．
二、1.正弦函数　2.大小　方向　Umsin ωt　Imsin ωt　3.最大值　变化范围　电压　电流
4.周期和频率：①周期：交变电流
所用的时间，符号为___.我国电网交变电流的周期是 .
②频率：交变电流在1 s内发生 的次数，符号为f，单位为Hz.我国电网交变电流的频率是 .
③周期和频率的关系：T= .
5.有效值.
交变电流的有效值是根据 来规定的，对于正弦交流电，它的有效值是其峰值的 倍.通常，交流电表都是按有效值来刻度的.一般不作特别说明时，交流的大小均是指 .例如市电220伏特，就是指其有效值为220伏特.
4.完成一次周期性变化 T 0.02 周期性变化 50Hz

5.电流的热效应 0.707 有效值
三、交流能够通过电容器
电容器接到交流电源上时，自由电荷不会通过两极板间的绝缘电介质，只不过在________的作用下，电容器交替进行________和________，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器．
电容器能够“隔________、通________”．
三、交变电压　充电　放电　直流　交流
关于交变电流的理解
1．交变电流的产生
交变电流的产生是电磁感应现象的应用，因此遵守法拉第电磁感应定律．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而产生感应电动势和感应电流．由于磁通量的变化不是均匀的，故磁通量的变化率 是随时间变化的，感应电动势的大小及感应电流的大小也随时间发生变化，线圈平面过中性面时，电流方向发生变化，产生的感应电流随时间做周期性变化．
2．交变电流的变化规律
(1)中性面：跟磁感线垂直的平面．
(2)在如图甲所示的匀强磁场中匀速转动的线圈中产生正弦交流电．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流方向就改变一次．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向改变两次．

　　　
甲　　　　　 　乙
(3)规律：u＝Umsin ωt，i＝Imsin ωt.
(4)图象：如图乙所示．
一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220 sin100πt V，则(　　)
A．交变电流的频率是100π Hz
B．t＝0时，线圈位于中性面
C．交变电流的周期是0.02 s
D．t＝0.05 s时，e有最大值
变式迁移
1．一正弦交流电的电动势e=220sin 100πt V，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法中正确的是 (　　)
 A.电流的瞬时值为i=2.2sin100πt A
 B.电流的最大值为2.2 A
 C.流过电阻的电流是恒定的
 D.流过电阻的电流是变化的，但不是按正弦规律变化的
解析：正弦交流电通过电阻时产生的电流也按正弦规律变化，C、D错；电流的大小可由欧姆定律得i=2.2in100πt A,可见，A、B是正确的.
答案：AB
交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的，让交流和直流通过相同的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系是：

各种使用交流电的电器设备上所标的、交流电表所测得的以及我们在叙述中没有特别加以说明的交变电流的值，都是指有效值．
下图是一正弦交变电流的电流图象，此正弦交变电流的频率和电流的有效值分别为(　　)
A．5 Hz 4 A B．50 Hz 10 A
C．50 Hz 10 A D．5 Hz 10 A
变式迁移
2．关于交流电的有效值和最大值，下列说法中正确的是（ ）
 A.任何形式的交流电压的有效值都是 的关系
 B.只有正弦式交流电才有
 C.照明电压220 V和动力电压380 V指的都是有效值
 D.交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值
解析：只有正弦交变电流才能 ；故选项A错B对；220 V、380 V及电表测得的数值都是有效值，故选项C对D错.
答案：BC
关于交流电通过电容器的理解
把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，原来极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．
如下图所示的电路中，以下结论正确的是(　　)
A．a、b若接直流电，灯泡不亮
B．a、b若接直流电，灯泡也可发光
C．a、b若接交流电，灯泡发光，灯泡和电容都有电荷通过
D．a、b若接交流电，灯泡发光，电容中无电荷通过
解析：若接直流电，电容器充电完成后，不再有电流通过灯泡，所以灯泡不亮；若接交变电流，电容不断地进行充放电，所以一直有电流通过灯泡，灯泡发光，但电荷不能通过电容器的绝缘层．故选D.
答案：D
基础巩固
1．如下列四图所示，属于交变电流的是(　　)
解析：图象中正负表示电流方向，A图中电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电；B图中形状类似正弦图象，但由于电流值总为正，也是直流电；C图中电流强度不随时间变化，但方向随时间作周期性改变，是交变电流；D图中电流大小和方向都随时间作周期性变化，是正弦式交变电流．
答案：CD
能力提升
9．如图是某交流发电机产生的交变电流的图象，根据图象可以判定（ ）
A. 此交变电流的周期为0.1 s
B.此交变电流的频率为5 Hz
C.将标有“12 V 3 W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D.与图象上a点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至中性面
答案：B
祝
您
学业有成