有效值与峰值的 √2 关系只对正弦交流电成立,这个前提常被忽略;变压器「变交流不变直流、变压不变频」与远距离输电的损耗计算,是电学综合题的固定三件套。
正弦交变电流的产生
| 物理量 | 公式 | 说明 |
|---|---|---|
| 峰值 | Em = nBSω | 与线圈形状无关,与转速、匝数、磁场、面积有关 |
| 瞬时值 | e = Em·sinωt | 从中性面开始计时 |
| 有效值 | U = Um/√2,I = Im/√2 | 只对正弦式交流电成立 |
| 中性面 | 磁通量最大、感应电动势为零 | 每经过中性面一次,电流方向改变一次 |
| 频率 50 Hz 的市电 | 每秒方向改变 100 次 | 1 s 内 50 个周期 |
变压器
- 原理:互感现象——原线圈交变电流使铁芯中磁通量变化,副线圈产生感应电动势
- 只能变换交变电流:恒定直流不能让磁通量变化,无法变压
- 电压比:U₁/U₂ = n₁/n₂;单个副线圈时电流比:I₁/I₂ = n₂/n₁
- 理想变压器:输入功率 = 输出功率;不改变频率
- 负载决定输出功率,输出功率决定输入功率(顺序不能反)
远距离输电
| 环节 | 公式 | 说明 |
|---|---|---|
| 输电电流 | I = P/U | 输送功率一定,电压越高电流越小 |
| 线路损耗 | P损 = I²R线 = P²R线/U² | 损耗与输电电压的平方成反比 |
| 升压意义 | 先升压后降压 | 发电端升压变压器、用户端降压变压器 |
| 最终供电 | 降压到 220 V | 进入家庭电路 |
辨析:电压表、功率计算用峰值还是有效值
交流电表读数、电器铭牌(220 V)、功率与热量计算,全部用有效值;电容器的耐压值、绝缘击穿判断,才看峰值。判断口诀:算功率热量用有效值,看「会不会击穿」用峰值。考题给 e = 311·sin(100πt) V,峰值 311 V、有效值约 220 V、频率 50 Hz,三个数一次问全。