《中学物理》第3册电磁学第5章交流电知识重点在“第5章交流电”主要内容是交流电。学习交流电产生，和交流电的一些基本概念。研究“周期、频率、角频率”的关系、“有效值、最大值”的关系。交流电的“三要素”。分析交流电路中电流、电压的关系。研究交流电的功率、三相交流电，以及感应电动机的原理。一、交流电的产生⒈产生在匀强磁场中，用矩形线圈，绕垂直于磁力线的轴，匀速转动，则在线圈中就会产生正弦（波形的）交流电。⒉规律由于人们使用的交流电大多数是按正弦规律变化的。所以，可以用三角函数式，来表示：e=εmsin(ωt+φ0)i=Imsin(ωt+φ0)其中：e：交流电动势（即时值）。单位：伏特（V）。εm：交流电动势（最大值）。单位：伏特（V）。i：交流电电流（即时值）。单位：安培（A）。Im：交流电电流（最大值）。单位：安培（A）。ωt+φ0：相位角（相位）。单位：弧度（rad）。φ0：初相位（t=0）。单位：弧度（rad）。ω：角频率。单位：弧度/秒（rad/s）。t：时间。单位：秒（s）。二、基本概念⒈周期、频率、角频率①周期：交流电完成1次周期性变化，所需要的时间，叫做周期（T）。单位：秒、s。②频率：交流电在每秒钟内，完成周期性变化的次数，叫做频率（f）。单位：赫兹、Hz。③角频率：交流电在每秒钟内，相位角的变化量，叫做角频率（ω）。单位：弧度/秒、rad/s。⒉三个物理量的关系“周期、频率、角频率”3个物理量之间的关系：f=1/Tω=2π/T=2πf⒊即时值、最大值、有效值①即时值：在任何1个时刻的值，叫做即时值。注意①：即时值，通常用小写的拉丁字母，来表示。如：电动势（e）、电流（i）、电压（u），②最大值：即时值中，最大的数值，叫做最大值。注意②：最大值，通常用大写的拉丁字母（ε是小写的希腊字母），并加下角标，来表示。如：电动势（εm）、电流（Im）、电压（Um）。③有效值：1个直流电，与1个交流电，分别通过1个等值电阻。如果在同一时间（1个周期里）内，2者产生的热量（Q）相等，则这个直流电的数值，叫做这个交流电的有效值。注意③：有效值，通常用大写的拉丁字母（ε是小写的希腊字母），来表示。如：电动势（ε）、电流（I）、电压（U）。⒋有效值与最大值的关系交流电的“有效值、最大值”2个物理量的数值关系：⒌相位角、初相位、相位差①相位角：相位角也叫做相位。即：“ωt+φ0”。②初相位：当t=0时，相位（相位角）即为：“φ0”，此时的相位，就叫做初相位。③相位差：就是2个同频率正弦交流电的相位之差“φ=φ2–φ1”。就叫做相位差。相位角、初相位、相位差的单位：弧度、rad。⒍交流电的三要素从“e=εmsin(ωt+φ0)”公式中，可以看出：一个正弦交流电的最大值、角频率、初相位这3个量，确定之后，这个交流电就确定了。所以，人们将这3个量：①最大值。②角频率。③初相位。叫做交流电的“三要素”。三、电压与电流关系⒈纯电阻电路在纯电阻电路中，电阻（R）2端的电压（u），与通过电阻（R）的电流（i）是同相位（ωt+φ0）的。在纯电阻电路中，交流电的有效值：电阻（R）、电流（I）、电压（U）之间的关系：I=U/R⒉纯电感电路在纯电感电路中，电感（L）2端的电压（u）的相位，较通过电感（L）的电流（i）的相位（ωt+0°），超前90°的，即：（ωt+90°）。在纯电感电路中，交流电的有效值：感抗（XL）、电流（I）、电压（U）之间的关系：I=U/XL其中：XL：感抗。单位：欧姆（Ω）。XL=2πfL其中：L：电感。单位：亨利（L）。f：频率。单位：赫兹（H）。⒊纯电容电路在纯电容电路中，电容（C）2端的电压（u）的相位，较通过电容（C）的电流（i）的相位（ωt+0°），落后90°的，即：（ωt-90°）。在纯电感电路中，交流电的有效值：容抗（XC）、电流（I）、电压（U）之间的关系：I=U/XC其中：XC：容抗。单位：欧姆（Ω）。XC=1/2πfC其中：C：电容。单位：法拉（F）。f：频率。单位：赫兹（H）。
总结
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：①在交流电路中，电阻（R）、感抗（XL）、容抗（XC）合起来，总称为阻抗（Z）。②阻抗（z）的单位：欧姆（Ω）。四、交流电的功率交流电的功率：P=Scosφ=UIcosφ其中：P：交流电的有功功率。单位：瓦特（w）。S：交流电的视在功率。单位：伏安（VA）。cosφ：交流电的功率因数。分析：功率因数的取值范围：①在纯电阻电路中，功率因数：cosφ=1。②在纯电感电路中，功率因数：cosφ=0。③在纯电容电路中，功率因数：cosφ=0。一般情况下：功率因数：0≤cosφ≤1。五、变压器⒈纯电阻电路变压器是根据电磁感应，以及能量转化的原理制成的。根据电磁感应定律：①对于理想铁芯：ε1/ε2=n1/n2②对于理想变压器，由于不计损耗，所以有：U1/U2=n1/n2P入=P出分析：①当几个副线圈同时工作时，P出等于各个副线圈输出电功率之和。②当只有1个副线圈时，则：P1=P1即：I1U1=I2U2。所以有：I1/I2=n2/n1六、三相交流电三相交流电是指：3个频率相等、最大值相等，但是相位彼此相差120°的单相交流电的组合。①三相电源采用星形连接时：②三相负载采用星形连接时：③三相负载采用三角连接时：七、感应电动机的原理感应电动机的工作原理①定子绕组通入三相交流电后，形成旋转磁场。旋转磁场的转速，叫做同步转速。②磁场旋转后，转子绕组和磁场发生相对运动，而切割磁力线。由于电磁感应，在转子绕组上形成感生电流。③在磁场的作用下，转子绕组中的感生电流，使转子转动。转子的转速，叫做异步转速。
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