1.交变电流
（1）交变电流
(相关资料图)
交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。
直流：方向不随时间变化的电流称为直流。
恒定电流：方向不随时间变化的电流叫作直流，大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下几种
（2）交变电流的产生
交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
（3）交变电流的变化规律
中性面：线圈平面与磁场垂直的位置。如下图中的甲、丙。
①当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，为0，e为0，线圈中的电流为0。
②从中性面开始计时，
线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：，叫作电动势的峰值，。
③正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。
④正弦式交变电流和电压：电流表达式，电压表达式。其中分别是电流和电压的最大值，也叫峰值，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关。
⑤垂直中性面位置，如图2中的乙、丁。此时磁通量为0，最大，最大，最小。
【确定正弦式交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法】
①确定线圈转动到哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化。
②确定线圈转动的角速度。
③确定感应电动势的峰值。
④写出瞬时值表达式或。
（4）交流发电机
主要结构：电枢和磁体。
分类：①旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动；②旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动。
2.交变电流的描述
（1）周期和频率
周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。在交变电流的图像中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T。
频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。其数值等于单位时间内完成周期性变化的次数。
周期和频率的关系：。
角速度与周期、频率的关系：。
（2）峰值和有效值
峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值。电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为。
有效值：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应，让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值。
在正弦式交变电流中，最大值(峰值)与有效值之间的关系
。
当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解。先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即，最后代入数据求解有效值。
（3）正弦式交变电流的公式和图像
正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是正弦曲线。
若已知电压、电流最大值分别是、，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为。
3.变压器
（1）变压器的原理
构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈。构造示意图与电路中的符号分别如下图甲、乙所示。
原理：互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
（2）电压与匝数的关系
理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型。
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即。
当有多个副线圈时，
两类变压器：副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器。
自耦变压器：铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如下如所示。
（3）变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。
功率关系：从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即。
电流关系：①只有一个副线圈时，；
②当有多个副线圈时，
（4）理想变压器的制约关系和动态分析
电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压决定输出电压，即。
功率制约：决定，增大，增大；减小，减小；为0，为0。
电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压确定时，副线圈中的输出电流决定原线圈中的电流，即(只有一个副线圈时)。
【对理想变压器进行动态分析的两种常见情况】
①原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是。
②负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是。
（5）实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【实验思路】
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。
【实验器材】
多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。
【物理量的测量】
①保持原线圈的匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究对副线圈电压的影响。
取匝，实验表格如下
选择匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。
将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。
将多用电表与副线圈匝的接线柱相连接。读出副线圈两端的电压。
将记录在表格一中。
保持变。将多用电表与副线圈匝的接线柱相连接，重复上述实验，将结果记录到表格一中。
保持不变。将多用电表与副线圈匝的接线柱相连接，重复上述实验，将结果记录到表格中。
②保持副线圈的匝数和原线圈两端的电压不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
取匝，实验表格如下
将①中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈．
选择匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。
将选择开关拨至5 V挡。
将多用电表与副线圈匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压。
将记录在表格中。
保持不变，将连接电源的两根导线先后与原线圈匝和匝的接线柱相连接，重复上述实验，将结果记录到表格中。
拆除实验线路，整理好实验器材。
【数据分析与结论】
分析两个表格中记录的数据，可得以下结论：
①当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成正比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成反比。
②原、副线圈的电压之比等于匝数之比。
【注意事项】
①为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V，即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。
②为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
4.电能的输送
输送电能的基本要求：可靠，指供电线路可靠地工作，故障少；保质：保证电能的质量——电压和频率稳定；经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
（1）降低输电损耗的两个途径
输电线的功率损失，如下图，为输电电流，r为输电线电阻。。
输电线上的功率损失：为输电线上的电压损失。
①减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，根据，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。
②减小输电线中的电流：为了减小输电电流，根据，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的.同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。
（2）电网供电
①远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．
②电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．
③电网输电的优点
降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益；
减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡；
合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
（3）解决远距离高压输电问题的基本方法
①首先应画出远距离输电的电路图(如下图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。
②理清三个回路：
回路1：。
回路2：。
回路3：。
③常用关系
功率关系：。
电压关系：。
电流关系：。
输电电流：。
输电线上损耗的电功率：。
输电线上的电压损失：。
