ALevel物理考点中有关交流电知识的介绍

 

　　交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内的平均电流为零。不同于直流电，它的方向是会随着时间发生改变的，而直流电没有周期性变化。ALevel物理考试12道大题中，一般都会有一道Alternating Current的题，可见这一ALevel物理考点是非常重要的。下面A加未来小编就带大家一起来解析一下ALevel物理考点中有关交流电部分的相关知识，希望对大家有所帮助。

　　交流电的来历以及特斯拉和爱迪生之间的恩怨情仇就不多说了，切入正题，首要，交流电是怎样表明的呢？

　　在这儿咱们把交流电描述成Sinusoidal Current，因为交流电的改变规律能够用正弦曲线来表明，这是因为发生交流电的转子在定子（磁铁）之间所做的正是简谐运动（Simpleharmonic Motion）。

　　这张图表明了一个常见的交流电，表明办法便是，假如纵轴是V，也可所以,这儿，和表明的是峰值，则是转子做间歇运动的角速度，t是时间。

　　既然交流电中的电压和电流都是继续改变的，那么电功率（Power）是不是也是改变的呢？

　　答案是肯定的。

　　举个比如：当你仔细观察电灯泡时，你会发现它是在闪耀的，当然因为频率太高一般不容易发现。既然功率是一直改变的，那么怎样计算平均功率呢，在这儿咱们引入了一个均方根（Root-mean-square value,简称r.m.s）。

　　Root-mean-square value of an alternating current便是The value of a direct current that delivers the same average power as the alternating current to a resistive load。所以，假如咱们知道了均方根，是不是就能够算出平均功率啦？那么均方跟怎样求呢，首要，望文生义，Root-mean-square便是Root of mean of square，所以先把I平方了，平方后的图画就变成了这样：

　　再取均值，就等于，再根号，就等于，所以呢，.电压的均方根，也是相同的办法计算。平均功率的计算办法，便是，留意这儿的V和I都是根均值哦，否则假如取最大值的话，算出来的功率也会是最大值。

　　以上便是交流电的第一种题型，也便是计算题。要求考生经过给出的电流／电压图画，计算出各自的均方根，平均功率，活着依据均方根来计算出最大电压／电流。

　　涉及到的第二种题型，便是变压器（transformer）:

　　首要，是变压器的原理：如下图，橙色的是电线圈，左面的线圈中通入交流电，使得金属被磁化，发生南北极，当电流方向改变时，南北极也发生改变，这使得右边线圈的磁通量（Magnetic flux）发生改变，依据电磁感应原法拉第规律，磁通量的改变发生感应电动势，其巨细与磁通量改变率成正比（，为磁通量，N为磁通匝数）。所以，因为磁场的方向是继续改变的，右边线圈中的磁通量也继续改变，因为右边的磁通匝数比左面大，所以发生的感应电压大于左面输入的电压，这样，就能够把低压转换成高压了。

　　关于变压器的第一种题型，便是计算题。经过线圈缠绕的数量，依据给出的输入电压来算出输出电压。这儿需求知道的是在理想情况下，即没有能量损耗，电压之比等于线圈之比。

　　变压器的第二种题型就会问到关于变压器本身结构的问题，这几年常考的主要有两个问题：

　　1.为什么这个Iron core is laminated？－To reduce eddy current so as to reduce energy loss.

　　2.为什么要用变压器？－Forthe same power➡️higher voltage➡️lower current➡️less energy loss（thermal）

　　这儿只给大家答题的思路，具体的还是要自己组织～

　　考到变压器，一般都会让大家state Faraday’s law of electromagnetic induction，所以这个一定要牢记！

　　第三个考点便是整流（rectification）

　　先来介绍一下，整流便是把输出的交流电变成直流电的进程，便是把sin图画横轴以下的部分给去掉。整流分为两种：

　　第一种便是半波整流，望文生义，图画上只剩下了半个波，负方向的电流因为二极管的存在被消除了。

　　第二种是全波整流（full-waverectification），这儿利用了四个二极管，使得输入的电流无论是哪个方向，都会以一个方向经过电阻R。

　　整流怎样考呢，一般会给你上图中左面的图画，让你画出右边的图画。或许依据右边的图画，弥补不完整的左面的图画。要点便是判别对电流经过电阻R的方向。

　　还会考到全波整流与半波整流相较有什么长处。大家想啊，半波整流把一半的电流都给整没了，那功率岂不是小了一半，那么能量也就少了，所以全波整流的长处便是1.More output power available 2.Less ripple for the same smoothing capacitor.

　　ALevel物理辅导中交流电知识

　　第二条便是最后一个知识点——smoothing.

　　The idea is that the capacitor charges up and maintains the volt age at a highlevel.It discharges gradually when the rectified volt age drops,but the volt age soon rises again and the capacitor charges up again.

　　将一个电容与电阻R并联，这是的电压在变小的时候，电容开释电荷为电阻供给电压，所以电压的改变起伏（右图上显现）就会变小。留意，全波整流也能够经过此办法来减小起伏。此部分考点一是让你画出smoothing今后的图画，二是问你怎么improve smoothing，答案便是运用capacitor with larger capacity or resistance with larger R so that the capacitor discharges more slowly.

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