交变电流：正弦规律、四值与变压器
家里的插座为什么是交流电？因为变压器只能变交流——把电压大幅升高再降低，远距离输电的损耗才能压到可接受。这一课讲交流电怎么产生、怎么描述（四值）、怎么变压，以及高压输电的算术。
交变电流的产生：线圈在磁场里转
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量周期性变化，产生随时间按正弦规律变化的电动势——正弦交流电。
中性面是与磁场垂直的位置。这是全章最重要的概念：
- 线圈过中性面时： 最大，但 为零——，感应电流为零，且每经过中性面电流方向改变一次；
- 线圈平面平行磁场时：，但切割最有效—— 达峰值。
设 时线圈处于中性面，从 匝、面积 的线圈引出：
记忆点： 与 的图像恰好错开四分之一周期——磁通量最大的时刻电动势为零，电动势最大的时刻磁通量为零。谁「变化最快」，谁才生电。
四个值：峰值、瞬时值、平均值、有效值
同一个交流电，四种场合用四个值——认场合是解题第一刀：
| 物理量 | 定义/公式 | 用在哪里 |
| 峰值 | 电容器的耐压值、绝缘电压 | |
| 瞬时值 | 某时刻的电压、闪光时刻 | |
| 平均值 | 求电荷量 | |
| 有效值 | 热效应等效 | 电表读数、功率与热量计算、铭牌标注 |
有效值的定义是全章的钥匙：让交流电与恒定电流分别通过相同电阻，相等时间（通常取一个周期）内发热相同，这个直流数值就是交流的有效值。对正弦交流电：
家庭电压「220 V」是有效值，峰值实为 。
例：某交变电流 加在 电阻上，求 1 个周期内产生的热量用什么电压算？电压表读数是多少？
涉及热量与功率一律用有效值：。
（ 秒）。电压表读数即有效值 220 V。
（若波形是方波等非正弦形状， 关系失效，必须按发热等效重新定义有效值——正弦公式不能盲套。）
电感与电容：交流的「阻力」
- 电感（感抗 ）：通直流、阻交流；频率越高阻碍越大（，了解）。线圈的自感电动势总在「对抗」电流变化；
- 电容（容抗 ）：隔直流、通交流；频率越高越「通畅」。电容器反复充放电，交流「看起来」穿过去了。
两个口诀合并记：电感通低频阻高频，电容通高频阻低频——收音机调谐、滤波电路的原理就在这两句里。
理想变压器：只变交流，不变能量
原、副线圈绕在同一闭合铁芯上，共同享有同一个变化的磁通量。对每一匝，电动势相同，故电压与匝数成正比：
理想变压器三条铁律：
- 只变交流：原线圈通恒定电流时磁通量不变，副线圈毫无输出；
- 功率守恒：（理想化无损耗），一个副线圈时才有电流反比公式；多个副线圈时改用 列能量守恒；
- 谁决定谁：副线圈电压由原线圈电压与匝数比决定；原线圈电流由副线圈的负载决定——负载越重，输入电流越大。
例：降压变压器 ，原线圈接 ，副线圈接 的电阻。求副线圈电流与原线圈输入功率。
，。
，故 （再用 验证反比 ✓）。
远距离输电：为什么必须高压
输电线上损耗 ，而输送功率 固定——电压翻倍，电流减半，损耗降到四分之一。这就是电网动辄几十万伏的原因。
计算链固定三步：
- 输送功率 与输电电压 定线路电流：；
- 线路损耗：，用户得到的 ；
- 末端电压：。
例：输送 ，输电电压 与 两案比较，线路电阻 。
案：，——损耗超过输送量，不可行。
案：，，效率 。差一万倍，这就是升压变压器的价值。
解题方法论
- 先认场合再选值：电容耐压看峰值、电表与功率看有效值、电荷量看平均值——四值用错，全题作废；
- 非正弦不套 ：一律回到「一个周期内发热相等」的定义重新推；
- 图像题抓两个量：从 图读出 与周期 ，得 ，瞬时值表达式随手写出；
- 变压器先电压后电流：匝数比定电压，负载定电流，能量守恒兜底——顺序不要反；
- 输电题画「三段图」：升压端—线路—降压端各标 、、，损耗只在线路段算。
一句话收束：交流电是法拉第感应定律的旋转特例，有效值是它的「等效直流翻译」，变压器与高压输电则是人类为对抗焦耳热发明的升压博弈——理解了「四值各管一件事」，本章再无新知识。