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1、交变电流复习课,专题一交变电流的产生及其变化规律,知 识 网 络,交变电流,交变电流的产生及其变化规律,描述交变电流的物理量,最大值,瞬时值,有效值,周期、频率,交流电路,电感、电容的作用,变压器,远距离输电,一、交变电流的产生：如图所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴做匀速转动，线圈中就会产生正(余)弦交变电流,L2,一、交变电流的产生,1、产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生,线圈平面与磁感线垂直位置开始计时,e=Emsint,i=Imsint,u=Umsint,Em=NBS,2、中性面：,与磁场方向垂直的平面,特点：,线
2、圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；,线圈平面每次转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，线圈转动一周两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次,3、交流电的图象,三、描述交变电流的物理量,1、瞬时值,反映不同时刻交流电的大小和方向,表达式,e=Emsint i=Imsint u=Umsint,我国生活中用的市电电压为220V，其最大值为 频率为50Hz，电压的瞬时表达式：u=311sin314t（V）,例1：有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60 V，试计算在一个周期内
3、，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？,2、最大值,也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围,当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em=NBS。,例2：把一电容器C接在220V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？,3、平均值,不能用算术平均法即：E=（E1+E2）/2来计算,在计算感应电量时必须要用平均值,平均值不等于有效值,例3：如图所示，求线圈由图示位置转过60角的过程中，通过线圈某一横截面的电量，线圈的电阻为R.,4、有效值,有效值是根据电流的热效应规定的,让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生
4、的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。,正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：,通常所说的交流电压、电流值，交流电表的测量值，用电器铭牌上所标数值，计算交流电通过导体产生的热量、发热功率、保险丝的熔断电流等，都指的是有效值。,例4：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I,例5：交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中位置匀速转动60。求：此时发电机的电动势为多少？电路中的电流为多少？R两端的电压为多少？在此过程中通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外
5、力做的功W为多少？发电机的输出功率为多少？,变化规律：(t0时，线圈在中性面位置)如下表,我国生活中用的市电电压为220V，其最大值为频率为50Hz，电压的瞬时表达式：u=311sin314t（V）,练习一个按正弦规律变化的交流电流，如图所示，根据图像可以知道A该交流电流的频率是0.02HzB该交流电流的有效值是14.1AC该交流电流的瞬时值表示式为i=20sin0.02tAD在t=T/8(T是周期)时刻，该电流的大小与其有效值相等,答案：D,：交流发电机在工作时的电动势为eEmsint，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为(),3电路如图所示，已知交流电源电压u=2
6、00sin100tV，电阻R=100。则电流表和电压表的读数分别为 A1.41A，200V B1.41A，141V C2A，200V D2A，141V,答案：B,四、感抗和容抗,1.感抗表示电感对交变电流的阻碍作用。,特点：,“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”,2容抗表示电容对交变电流的阻碍作用。,特点：,“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”,左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？,在图所示的电路中，如果交变
7、电流的频率增大，1、2和3灯的亮度变化情况是（）A1、2两灯均变亮，3灯变暗 B1灯变亮，2、3两灯均变暗 C1、2灯均变暗，3灯亮度不变 D1灯变暗，2灯变亮，3灯亮度不变,专题四变压器原理和远距离输电 1.变压器的构造:2.变压器的变压比:3.变压器的变流比:4.几种常用的变压器,一.变压器原理 1.变压器的构造:变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的一个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成,2.变压器的变压比:,U1U2=n 1n2,U1 n1=U2 n2=U3 n
8、3=k,理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比.,当n2n1时，U2U1，变压器使电压升 高，这种变压器叫做升压变压器,当n2n1时，U2U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器,思考题：理想变压器原、副线圈的匝数比为110，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，则副线圈的输出电压为【】A60V BC D以上答案都不对,D,3.变压器的变流比:,理想变压器的输入的电功率I1U1等于输出的电功率I2U2，,即 I1U1=I2U2,由U1 U2=n1n2,I1 I2=n2n1,可见，变压器工作时，原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比,变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制
9、,低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制,注意:上式只对仅有一个副线圈时适用.,若有两个及以上副线圈时,必须由输入的电功率 等于输出的电功率计算.,例.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：()(A)U1：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3；(B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1；(C)I1U1=I2U2I3U3；(D)n1I1=n2I2n3I3。,A C D,例：图（甲）、（乙）两电路中，当a、b两端与e、f
10、 两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d 间与g、h 间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、h 两端加上110V的交流电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V和 V,若分别在c、d两端与g、h 两端加上110V的恒定电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V,和 V.,d,110,220,110,0,例、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为：A.5 1 B.1 5 C.4 1 D.1 4,解：设灯泡正常发光的电流为I，,则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。,所以原、副线圈的匝数比为 4 1,1996
11、年上海高考题例：在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2的匝数之比n1n2=21在不接负载的情况下【】A当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V 解见下一屏,【分析】因为理想变压器原、副线圈电压之比（U1/U2）等于线圈中产生的感应电动势之比（E1/E2），每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以
12、当从线圈1输入电压U1=220V时，由,【答】B、D,当从线圈2输入电压U2=110V时，同理由,4.几种常用的变压器,a.自耦变压器.,特点是铁芯上只绕有一个线圈,如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压（图甲）；,如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）,b.调压变压器.,就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2,减少输电中的功率损失可以有两种方法:P损=I2 R,一种方法是:减小电阻.在电线长度L一定的情况下，应当选用电阻率小、横截面积大的导
13、线,另一种方法是提高输电的电压U，减小电流I减 小输电导线中的电流,在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一，功率损失P=I2R 就减小到原来的万分之一,减小输电线路上的电压损失也有两种方法U损=IR,一种是增大输电导线的截面积以减小电阻,另一种是减小输电电流在输送电功率不变的前 提下，必须提高输电电压,通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率 损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流,二.远距离输电:,远距离输送电示意图,远距离高压送电,1、输电线上的功率损失2、输电效率,例：某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的
14、输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图；求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,解：,线路上损耗的功率为P=5000 W，,P=I2 2 R,电流为I2=25A，,线路上的电压为U=I2 R=200V，,U2=P/I2=100000/25=4000V,n1n2=U 1U2=1 4,U3=U2-U=3800V,U4=220V,n3n4=U 3U4=190 11,例：有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/s2,线路上损耗的功率为P=4900 W，,P=I2 2 R,电流为I2=35A，,线路上的电压为U=I2 R=140V，,U2=P2/I2=2800V,n1n2=U 1U2=350 2800=1 8,U3=U2-U=2660V,U4=220V,n3n4=U 3U4=2660 220 12 1,解:,机械功率P1=mgh/t=10004 9.8 5=1.96 105W,发电机的输出功率P2=0.5 P1=9.8104W,
