一、交变电流1.交变电流：.，这种电流叫交变电流，俗称交流电.如图11-1-1所示.2.交变电流的产生和变化规律当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生.如图11-1-2所示.设矩形线圈abcd以角速度ω绕OO′轴从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始逆时针方向转动.此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零.经过时间t线圈转过ωt角，这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于ωt，设ab边的长度为l，bd边的长度为l′，线圈中感应电动势为e=.由上式知，匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的.电动势：e=Emsinωt，电压：u=Umsinωt，电流：i=Imsinωt3.中性面当线圈转动至线圈平面于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面.应注意：①中性面在垂直于磁场位置.②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量.③线圈平面通过中性面时感应电动势为.④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向，转动一周线圈两次通过中性面，故一周期内线圈中电流方向改变两次.4.正弦交流电流的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速度转动，线圈里产生正弦交流电.当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：0~T/4时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值Em.在T/4~T/2时间内，线圈中感应电动势从最大值Em减小到0.在~3T/4时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em.在3T/4~T时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0.电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图11-1-3所示.二、描述交变电流的物理量1.瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：e=Emsinωt,i=Imsinωt.应当注意必须从中性面开始.生活中用的市电电压为_，其最大值为(有时写成为310V)，频率为Hz，所以其电压瞬时值的表达式为V.2.最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em=(转轴垂直于磁感线).电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值.3.平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律来求，当线圈从中性面转过90°的过程中，有.计算平均值切忌用算术平均法即求解.平均值不等于有效值.4.有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流电流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的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.正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：E=≈0.707EmU=≈0.707UmI=≈0.707Im对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求.通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值.用电器上所标电压、电流值也是指有效值.在计算交流电通过导体产生热量、电功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值.5.交变电流的周期、频率、角速度(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间.(2)频率f：1s内完成周期性变化的次数.(3)角速度ω：1s内转过的角度.(4)三者关系：T=;ω==.我国民用交变电流的周期T=、频率f=50Hz、角速度ω=rad/s.*三、感抗和容抗(统称电抗)1.感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”.2.容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”.描述交变电流的物理量某交变电流电压表达式u=20sin314tV，求这个交变电压的最大值Um、有效值U、周期T、频率f，画出交变电流的u-t图象.已知交变电流的电压表达式u=Umsinωt，正弦符号前的系数即为最大值，根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系U=，可求得U，再根据T=，求得T，由f=，求得f.据题意，交变电流电压最大值Um=20V,有效值U=,T==0.02s,f==50Hz.画出交变电流的电压随时间变化图象如下图所示.对于正弦交变电流，有效值与最大值之间有如下关系：I=,U=,非正弦式交变电流，上述关系式不成立，它的有效值应根据有效值的定义来求.变式训练1：如图11­1­8所示的是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()A．周期是0.01sB．最大值是220VC．有效值是220VD．表达式为u=220sin100pt(V)22完全相同的两个电热器，分别通以图11-1-9所示的两种电流，最大值相同的方波交变电