電容和電感正弦交流電&電容與電感電容元件和電感元件是電路中的基本元件，電容元件是一種能存儲(chǔ)和釋放電荷與電場能量的理想元件電感元件是能夠存儲(chǔ)和釋放磁場能量的理想元件在介紹電容之前，先復(fù)習(xí)電場的基本概念電場和電場強(qiáng)度兩個(gè)彼此靠近的電荷之間有相互作用力。在電荷的周圍存在著電場。電荷之間的作用力是通過電場來實(shí)現(xiàn)的。電場最基本的特性是它對(duì)放入其中的電荷有作用力，利用這一特性來定義電場的強(qiáng)弱。放入電場中某一點(diǎn)的電荷q受到的電場力F跟它的電量的比值，叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度，用字母E表示。人們常采用電力線來描繪磁場。在電場中畫出一組從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線。使該曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向保持一致，這些曲線就是電力線。靜止電荷的電場叫靜電場，電場對(duì)處于其中的電荷產(chǎn)生的作用力叫做電場力。一.電容器1.電容器：儲(chǔ)存電荷的電學(xué)元件2.電容器的組成：導(dǎo)體+絕緣體+導(dǎo)體3.電容器的充電與放電

①使電容器極板帶上等量異種電荷的過程，叫充電。R1R2U=EU=U1ii②電路中有短暫的充電電流;電源電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能.一.電容器①使充電后的電容器失去電荷的過程，叫放電。電容器放電②電路中有短暫的放電電流;電場能轉(zhuǎn)化為其它形式能。i二.電容器的電容

2.定義：電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫電容器的電容。1.物理意義:電容器容納電荷的本領(lǐng)3.公式①適用任何電容器。②電容C與Q、U無關(guān)，只由電容本身結(jié)構(gòu)決定③電容C不變，Q與U成正比。二.電容器的電容3.圖象：CQ或UQUUQ1C/V=1法拉（F）1F=106μF=1012pF4.單位：C=1/斜率C=斜率電容C的單位是法拉，簡稱法（F）電量Q的單位是庫倫（C）電壓U的單位是伏特（V）三.平行板電容器1.結(jié)構(gòu)：2.電學(xué)符號(hào)：平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析電容器與電源連接不斷開時(shí)，U不變；電容器充電后與電源斷開后，Q不變（1）串聯(lián)即提高耐壓能力13平行板電容器的串并聯(lián)（2）并聯(lián)即提高容量14平行板電容器的串并聯(lián)

我們規(guī)定：在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針北極所指的方向就是這一點(diǎn)的磁場方向。 條形磁鐵和U形磁鐵的磁感線如圖電流的磁場奧斯特實(shí)驗(yàn)直線電流的磁場的磁感線，是些以導(dǎo)線為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。直線電流的磁場通電螺線管的磁感線方向跟電流方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極。磁場的基本物理量

1．磁感應(yīng)強(qiáng)度

在磁場中，通電導(dǎo)線受到的電磁力F的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線的長度L、導(dǎo)線的電流I成正比。 因此，定義磁感應(yīng)強(qiáng)度通電導(dǎo)線受力的作用

在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡稱特，符號(hào)是T。 如果在磁場的某一區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向都相同，那么就把這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場叫做勻強(qiáng)磁場。在N、S磁鐵之間有疏密均勻、互相平行的磁感線區(qū)域，這就是勻強(qiáng)磁場區(qū)域。2.磁通

磁通是描述磁場在某一范圍內(nèi)分布情況的物理量，用字母Φ表示。

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可用右手定則判定：伸開右手，讓大拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)w的運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。右手定則2．線圈的電磁感應(yīng) 將一條形磁鐵的N極向下插入線圈時(shí)，檢流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)條形磁鐵靜止時(shí)，檢流計(jì)不偏轉(zhuǎn)；當(dāng)把條形磁鐵從線圈中拔出時(shí)，檢流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對(duì)線圈中原磁通量的增加有阻礙作用。 閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，總是要使它的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化，這就是楞次定律。楞次定律1.線圈和電感

通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比的，它們的比值叫做自感系數(shù)，也叫做電感，用L表示，公式表示為電感線圈中的磁通 電感量為常數(shù)的電感稱為線性電感。

線性電感的電感量只與線圈的形狀、尺寸、匝數(shù)、芯子材料的磁導(dǎo)率有關(guān)，與電流的大小無關(guān)。2.電感元件的電流與電壓

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，變化的磁場會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈兩端即具有電壓，稱為感應(yīng)電壓。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化速度成正比。 若自感電動(dòng)勢(shì)的參考方向的規(guī)定與線圈中電流的參考方向一致，則有正弦交流電路交流電—大小和方向隨時(shí)間而變化的電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)統(tǒng)稱為交流電。我們?nèi)粘Ｉ罨蛏a(chǎn)中用的交流電是隨時(shí)間按正弦規(guī)律交變的，所以叫做正弦交流電。正弦交流電動(dòng)勢(shì)是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。交流電的產(chǎn)生——交流發(fā)電機(jī)（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：①用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）②用來產(chǎn)生磁場的磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類

①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈中的電流特性

中性面①中性面在垂直于磁場位置．②線圈通過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大a(b)d(c)B交變電流的變化規(guī)律（1）線圈平面垂直于磁感線（甲圖），ab、cd邊此時(shí)速度方向與磁感線平行，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，沒有感應(yīng)電流．

中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為零，磁通量變化率最小，感應(yīng)電流為零．vvBvv（2）當(dāng)線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)過時(shí)（乙圖），即線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大．Em=2BLV=2BL；L/2ω=BωS；Im＝=BωS/Ｒ方向：右手定則垂直中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線平行，磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電流最大．

（3）再轉(zhuǎn)過時(shí)（丙圖），線圈又處于中性面位置，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．a(chǎn)bcdBvv（4）當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過時(shí)，處于圖（丁）位置，ab、cd邊的瞬時(shí)速度方向，跟線圈經(jīng)過圖（乙）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也跟在（圖乙）位置相反．vv（5）再轉(zhuǎn)過線圈處于起始位置（戊圖），與（甲）圖位置相同，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．Bvv從上面的觀察知道，交流電的電流強(qiáng)度與產(chǎn)生交流電的線圈位置有關(guān)。那么電流強(qiáng)度與線圈位置之間有什么關(guān)系呢？當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到其它任意位置時(shí)，產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)又如何呢？θθv1v2從中性面開始，線框轉(zhuǎn)過的角度為ωt

將v分解

v1＝vsimωtv1⊥Bv2＝vcosωtv2∥B

eab＝Blvsinωta→becd＝Blvsinωtc→d

即線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝2Blvsinωta→b→c→d．這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流．正弦電壓與電流設(shè)正弦交流電流：角頻率：決定正弦量變化快慢幅值：決定正弦量的大小幅值、角頻率、初相角成為正弦量的三要素。初相角：決定正弦量起始位置Im2TiO1.正弦交流電的頻率、周期和角頻率正弦量變化一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間稱周期，用T表示。T=0.5s正弦量一秒鐘內(nèi)經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)稱為頻率，用f

表示。正弦量一秒鐘內(nèi)經(jīng)歷的弧度數(shù)稱為角頻率，用ω表示。顯然

三者是從不同的角度反映的同一個(gè)問題：正弦量隨時(shí)間變化的快慢程度。1秒鐘f=2Hz單位是赫茲單位是秒ω=4πrad/s單位是每秒弧度頻率與周期周期T：變化一周所需的時(shí)間（s）角頻率：（rad/s）頻率f：（Hz）T*無線通信頻率：

30kHz~30GMHz*電網(wǎng)頻率：我國

50Hz

，美國

、日本

60Hz*高頻爐頻率：200~300kHZ*中頻爐頻率：500~8000HziO2.正弦交流電的瞬時(shí)值、最大值和有效值

正弦量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，對(duì)應(yīng)各個(gè)時(shí)刻的數(shù)值稱為瞬時(shí)值，瞬時(shí)值是用正弦解析式表示的，即：

瞬時(shí)值是變量，注意要用小寫英文字母表示。瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的表達(dá)式應(yīng)是三角函數(shù)解析式。(1)瞬時(shí)值(2)最大值

正弦量振蕩的最高點(diǎn)稱為最大值，用Um(或Im)表示。有效值是指與正弦量熱效應(yīng)相同的直流電數(shù)值。Ri交流電流i通過電阻R時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q；直流電流I通過相同電阻R時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q。

兩電流熱效應(yīng)相同，可理解為二者做功能力相等。我們把做功能力相等的直流電的數(shù)值I定義為相應(yīng)交流電i的有效值。有效值可確切地反映正弦交流電的大小。(3)有效值

有效值是根據(jù)熱效應(yīng)相同的直流電數(shù)值而得，因此引用直流電的符號(hào)，即有效值用U或I表示。RI

理論和實(shí)踐都可以證明，正弦交流電的有效值和最大值之間具有特定的數(shù)量關(guān)系，即：3.正弦交流電的相位、初相和相位差

顯然，相位反映了正弦量隨時(shí)間變化的整個(gè)進(jìn)程。

初相確定了正弦量計(jì)時(shí)始的位置，初相規(guī)定不得超過±180°。(1)相位(2)初相相位是隨時(shí)間變化的電角度，是時(shí)間t

的函數(shù)。初相是對(duì)應(yīng)t=0時(shí)的確切電角度。正弦量與縱軸相交處若在正半周，初相為正。正弦量與縱軸相交處若在負(fù)半周，初相為負(fù)。例u、i

的相位差為：

顯然，兩個(gè)同頻率正弦量之間的相位之差，實(shí)際上等于它們的初相之差。已知(3)相位差，求電壓與電流之間的相位差。解注意

不同頻率的正弦量之間不存在相位差的概念。相位差不得超過±180°!電流超前電壓電壓與電流同相

電流超前電壓

電壓與電流反相uiωtuiOuiωtui90°OuiωtuiOωtuiuiO②不同頻率的正弦量比較無意義。

①兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數(shù)，與計(jì)時(shí)的選擇起點(diǎn)無關(guān)。注意:tO思考回答何謂正弦量的三要素？它們各反映了什么？耐壓為220V的電容器，能否用在180V的正弦交流電源上？何謂反相？同相？相位正交？超前？滯后？正