交流電是指電流方向隨時(shí)間作周期性變化的電流，在一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零。不同于直流電，它的方向是會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變的，而直流電沒(méi)有周期性變化。ALevel物理考試12道大題中，一般都會(huì)有一道Alternating Current的題，可見這一ALevel物理考點(diǎn)是非常重要的。下面A加未來(lái)小編就帶大家一起來(lái)解析一下ALevel物理考點(diǎn)中有關(guān)交流電部分的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有所幫助。
交流電的來(lái)歷以及特斯拉和愛迪生之間的恩怨情仇就不多說(shuō)了，切入正題，首要，交流電是怎樣表明的呢？
在這兒咱們把交流電描述成Sinusoidal Current，因?yàn)榻涣麟姷母淖円?guī)律能夠用正弦曲線來(lái)表明，這是因?yàn)榘l(fā)生交流電的轉(zhuǎn)子在定子（磁鐵）之間所做的正是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（Simpleharmonic Motion）。
這張圖表明了一個(gè)常見的交流電，表明辦法便是，假如縱軸是V，也可所以,這兒，和表明的是峰值，則是轉(zhuǎn)子做間歇運(yùn)動(dòng)的角速度，t是時(shí)間。
既然交流電中的電壓和電流都是繼續(xù)改變的，那么電功率（Power）是不是也是改變的呢？
答案是肯定的。
舉個(gè)比如：當(dāng)你仔細(xì)觀察電燈泡時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是在閃耀的，當(dāng)然因?yàn)轭l率太高一般不容易發(fā)現(xiàn)。既然功率是一直改變的，那么怎樣計(jì)算平均功率呢，在這兒咱們引入了一個(gè)均方根（Root-mean-square value,簡(jiǎn)稱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，假如咱們知道了均方根，是不是就能夠算出平均功率啦？那么均方跟怎樣求呢，首要，望文生義，Root-mean-square便是Root of mean of square，所以先把I平方了，平方后的圖畫就變成了這樣：
再取均值，就等于，再根號(hào)，就等于，所以呢，.電壓的均方根，也是相同的辦法計(jì)算。平均功率的計(jì)算辦法，便是，留意這兒的V和I都是根均值哦，否則假如取最大值的話，算出來(lái)的功率也會(huì)是最大值。
以上便是交流電的第一種題型，也便是計(jì)算題。要求考生經(jīng)過(guò)給出的電流／電壓圖畫，計(jì)算出各自的均方根，平均功率，活著依據(jù)均方根來(lái)計(jì)算出最大電壓／電流。
涉及到的第二種題型，便是變壓器（transformer）:
首要，是變壓器的原理：如下圖，橙色的是電線圈，左面的線圈中通入交流電，使得金屬被磁化，發(fā)生南北極，當(dāng)電流方向改變時(shí)，南北極也發(fā)生改變，這使得右邊線圈的磁通量（Magnetic flux）發(fā)生改變，依據(jù)電磁感應(yīng)原法拉第規(guī)律，磁通量的改變發(fā)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其巨細(xì)與磁通量改變率成正比（，為磁通量，N為磁通匝數(shù)）。所以，因?yàn)榇艌?chǎng)的方向是繼續(xù)改變的，右邊線圈中的磁通量也繼續(xù)改變，因?yàn)橛疫叺拇磐ㄔ褦?shù)比左面大，所以發(fā)生的感應(yīng)電壓大于左面輸入的電壓，這樣，就能夠把低壓轉(zhuǎn)換成高壓了。
關(guān)于變壓器的第一種題型，便是計(jì)算題。經(jīng)過(guò)線圈纏繞的數(shù)量，依據(jù)給出的輸入電壓來(lái)算出輸出電壓。這兒需求知道的是在理想情況下，即沒(méi)有能量損耗，電壓之比等于線圈之比。
變壓器的第二種題型就會(huì)問(wèn)到關(guān)于變壓器本身結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，這幾年?？嫉闹饕袃蓚€(gè)問(wèn)題：
1.為什么這個(gè)Iron core is laminated？－To reduce eddy current so as to reduce energy loss.
2.為什么要用變壓器？－Forthe same power??higher voltage??lower current??less energy loss（thermal）
這兒只給大家答題的思路，具體的還是要自己組織～
考到變壓器，一般都會(huì)讓大家state Faraday’s law of electromagnetic induction，所以這個(gè)一定要牢記！
第三個(gè)考點(diǎn)便是整流（rectification）
先來(lái)介紹一下，整流便是把輸出的交流電變成直流電的進(jìn)程，便是把sin圖畫橫軸以下的部分給去掉。整流分為兩種：
第一種便是半波整流，望文生義，圖畫上只剩下了半個(gè)波，負(fù)方向的電流因?yàn)槎O管的存在被消除了。
第二種是全波整流（full-waverectification），這兒利用了四個(gè)二極管，使得輸入的電流無(wú)論是哪個(gè)方向，都會(huì)以一個(gè)方向經(jīng)過(guò)電阻R。
整流怎樣考呢，一般會(huì)給你上圖中左面的圖畫，讓你畫出右邊的圖畫?；蛟S依據(jù)右邊的圖畫，彌補(bǔ)不完整的左面的圖畫。要點(diǎn)便是判別對(duì)電流經(jīng)過(guò)電阻R的方向。
還會(huì)考到全波整流與半波整流相較有什么長(zhǎng)處。大家想啊，半波整流把一半的電流都給整沒(méi)了，那功率豈不是小了一半，那么能量也就少了，所以全波整流的長(zhǎng)處便是1.More output power available 2.Less ripple for the same smoothing capacitor.
ALevel物理輔導(dǎo)中交流電知識(shí)
第二條便是最后一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——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.
將一個(gè)電容與電阻R并聯(lián)，這是的電壓在變小的時(shí)候，電容開釋電荷為電阻供給電壓，所以電壓的改變起伏（右圖上顯現(xiàn)）就會(huì)變小。留意，全波整流也能夠經(jīng)過(guò)此辦法來(lái)減小起伏。此部分考點(diǎn)一是讓你畫出smoothing今后的圖畫，二是問(wèn)你怎么improve smoothing，答案便是運(yùn)用capacitor with larger capacity or resistance with larger R so that the capacitor discharges more slowly.
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