发布时间 : 星期六 文章高中物理交变电流专题更新完毕开始阅读
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RR2R4、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：U?12Em，I?12Im
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、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。
【例4】如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为??37?，电阻不计，间距L＝0.3m，长度足够长，导轨处于磁感应强度B＝1T，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值为R0＝2Ω电阻，另一横跨在导轨间的金属棒质量m＝1kg，电阻r＝1Ω棒与导轨间的滑动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒以平行于导轨的向上初速度υ0＝10m/s上滑，直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量?q＝0.1C（g取10m/s2），求上端电阻R0产生的焦耳热？
解析：设棒沿斜面能上升的最大距离为s，磁感应强度B垂直斜面向上，则等效电路和导体棒受力分析分别如图（1）、（2）所示.由图可知，在棒上升过程中，通过棒某一截面的电量应为2?q.由I?2?qE＝得 R?t0?r2E?2?qR0(?r) ?t2?q(R0?r)??BLs??2m ∴s=?t?tBL（1） （2）
而q?设电路各电阻消耗的总焦耳热为Q总
Q总＝I总(2R032?r)?t?(2I0)2R0?t?6I0R0?t?6QR0 22从金属棒开始运动到最高点过程，利用能量守恒关系有
12Q总＋μmgcosθ·s＋mgsinθ·s＝mv0
2QR0＝
1Q总＝5J 6此题中，求电阻产生的焦耳热Q应该用电流的有效值计算，由于I有?I无法求，因此只能通过能量关系求得Q.
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”。
【例5】 左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？
解：电容的作用是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”，由其表达式XC=1/2πfC可看出：左图中的C1必须用电容小些的，才能使高频交流顺利通过，而低频不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器。右图中的C2一般用电容大的，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器。
【例6】 电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25V ，450μF”字样，下列说法中正确的是
A.此电容器在交流、直流电路25V的电压时都能正常工作 B.此电容器只有在不超过25V的直流电压下才能正常工作 C.当工作电压是直流25V时，电容才是450μF
D.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25V 解：电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作。选B
C1 C2 四、综合例析
【例7】交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V。
解：电压表的示数为交流电压有效值，由此可知最大值为Um=2U=20V。而转过30°时刻的瞬时值为u=Umcos30°=17.3V。
【例8】 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。
解：该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2= -6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有：
I 2RT=I12Rt1+ I22Rt2 带入数据计算得：I=32A
【例9】 交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R的电荷量q为多少？⑵R上产生电热QR为多少？⑶外力做的功W为多少？
解：⑴由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即
q?It,而I?En??nBSnBS，这里电流和电动势都必须要用平均值，
??,?q?R?rt?R?r?t?R?r?R?r不能用有效值、最大值或瞬时值。
⑵求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。
?E2?nBS?????n2B2S2， Q?I(R?r)t????R?r2?2?R?r?2?4?R?r?22R??n2B2S2R QR?Q?2R?r4?R?r?这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。
⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Q ?律来分析功和能。
??n2B2S24?R?r?。一定要学会用能量转化和守恒定
【例10】 左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为
A.110V B.156V C.220V D.311V
解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220V；后半周期
P u/V 311 u V O 1 2 3 4 5 t/10-2s
U12TU2电压为零。根据有效值的定义，T???0 ，得U=156V，选B。
RR2五、针对训练
１、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（ ）
A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零
2.一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势e = 202sin20πt V，由此可以判断（ ）
A．t = 0时，线圈平面和磁场垂直 B．t = 0时，线圈的磁通量为零
C．t = 0.05s时，线圈切割磁感线的有效速度最小 D．t = 0.05s时，e第一次出现最大值
3. 线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生的交变电流如图所示，则（ ） A．在A和C时刻线圈平面和磁场垂直 B．在B和时刻线圈中的磁通量为零
C．从A时刻到B时刻线圈转动的角度为πrad D．若从O时刻到D时刻经历的时间为0.02s ，则该交变电流在1.0s的时间内方向会改变100次
4.一个矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂