交變電流復習最新版本

.,高二物理選修3-2交變電流復習課件,.,知識網(wǎng)絡,交變電流,交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律,描述交變電流的物理量,峰值,瞬時值,有效值、平均值,周期、頻率,交流電路,電感、電容的作用,變壓器,遠距離輸電,.,L2,一、交變電流的產(chǎn)生,1、產(chǎn)生：閉合矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做勻角速轉(zhuǎn)動時，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生,線圈平面與磁感線垂直位置開始計時,e=Emsint,i=Imsint,u=Umsint,Em=NBS,.,2、中性面：,與磁場方向垂直的平面,特點：,線圈通過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應電動勢為零；,線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時，線圈中感應電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周兩次通過中性面，故一周里線圈中電流方向改變兩次,.,3、交變電流的圖象,變化規(guī)律：(t0時，線圈在中性面位置)如下表,.,我國市電的頻率是50Hz,T,我國市電的周期是0.02s,1、交流電的周期和頻率：,二、描述正弦交流電的幾個物理量（周期，頻率，峰值，有效值，平均值）,作一次周期性變化所需的時間。單位：秒,在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：赫茲,.,T,2、交流電的峰值和瞬時值公式：,Em,瞬時值,Em,峰值,e=Emsint電動勢峰值Em=NBLV=NBSi=Imsint電流峰值Im=Em/Ru=Umsint路端電壓峰值Um=ImR,.,3、交流電的有效值概念,I,有效值概念：讓交流電流和直流電流通過相同的電阻，在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q相等，就把這個直流電流的數(shù)值I（或電壓U）叫做這一交流電的有效值。,電流的熱效應等效,.,正弦交流電的有效值公式：,通常所說的交流電的電壓、電流的數(shù)值都是指交流電的有效值。,交流電壓表、電流表測量的電壓、電流的數(shù)值也都是交流電的有效值。,如果不是正弦（或余弦）交流電，不能按照這樣計算，只能按照熱等效定義計算（常取1個周期發(fā)熱量計算）,.,說明1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。,說明2、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。求電量用平均值。,說明3、交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會忽左忽右地擺動。,.,4、平均值,不能用算術平均法即：E=（E1+E2）/2來計算,在計算感應電荷時必須要用平均值,平均值不等于有效值,.,1、閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達式為e=311sin(314t)V。則此交流電的峰值為，有效值為，周期為，頻率為。,311V,220V,0.02s,50Hz,典型練習,.,2、閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，已知線圈的匝數(shù)為n，每匝面積為S，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為，求線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值。,.,3.如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)交變電壓的平均值。若線圈總電阻為R，通過線圈的電荷量是多少？,.,4.如圖1所示，為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u=311sin100tV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D2所示波形，從而進入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數(shù)是()A、110VB、156VC、220VD、311V,B,.,三、感抗和容抗,1.感抗表示電感對交變電流的阻礙作用。,特點：,“通直流，阻交流”、“通低頻，阻高頻”,2容抗表示電容對交變電流的阻礙作用。,特點：,“通交流，隔直流”、“通高頻，阻低頻”,.,1、如圖所示，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為了使R上盡可能少地含有高頻成分，采用圖示電路，其L的作用是_，C的作用是_。,解析：因L有“通低頻、阻高頻”的特點，因此L的作用是阻擋高頻成分；而通過L后還有少量的高頻成分，利用C“通高頻、阻低頻”的特點，因此C的作用是使高頻成分流過。,典型練習,.,2、如圖所示，當交流電源的電壓（有效值）U220V、頻率f50Hz時，三只燈A、B、C的亮度相同（L無直流電阻）。,（1）將交流電源的頻率變?yōu)閒100Hz，則（）（2）將電源改為U220V的直流電源，則（）AA燈比原來亮BB燈比原來亮CC燈和原來一樣亮DC燈比原來亮,AC,BC,.,3.在圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增大，1、2和3燈的亮度變化情況是（）A1、2兩燈均變亮，3燈變暗B1燈變亮，2、3兩燈均變暗C1、2燈均變暗，3燈亮度不變D1燈變暗，2燈變亮，3燈亮度不變,.,1.變壓器原理（1）.變壓器的構造:變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的一個線圈跟電源連接，叫原線圈（也叫初級線圈）；另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（也叫次級線圈）兩個線圈都是用絕緣導線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成,四變壓器原理和遠距離輸電,.,（2）.變壓器的變壓比:,U1U2=n1n2,U1n1=U2n2=U3n3=k,理想變壓器原副線圈的端電壓跟匝數(shù)成正比.,當n2n1時，U2U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器,當n2n1時，U2U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器,.,思考題：理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為110，當原線圈接在6V的蓄電池兩端以后，則副線圈的輸出電壓為【】A60VBCD以上答案都不對,D,.,（3）.變壓器的變流比:,理想變壓器的輸入的電功率I1U1等于輸出的電功率I2U2，,即I1U1=I2U2,由U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,可見，變壓器工作時，原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比,變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細的導線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應用較粗的導線繞制,注意:上式只對僅有一個副線圈時適用.,若有兩個及以上副線圈時,必須由輸入的電功率等于輸出的電功率計算.,.,1.圖（甲）、（乙）兩電路中，當a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V。若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為V和V,若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的恒定電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為V,和V.,d,110,220,110,0,典型練習,.,2、如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A、B兩點接交流電壓U時，五個相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為：A.51B.15C.41D.14,解：設燈泡正常發(fā)光的電流為I，,則原、副線圈的電流分別為I和4I，如圖示。,所以原、副線圈的匝數(shù)比為41,.,減少輸電中的功率損失可以有兩種方法:P損=I2R,一種方法是:減小電阻.在電線長度L一定的情況下，應當選用電阻率小、橫截面積大的導線,另一種方法是提高輸電的電壓U，減小電流I減小輸電導線中的電流,在導線電阻不變的條件下，電流如果減小到原來的百分之一，功率損失P=I2R就減小到原來的萬分之一,減小輸電線路上的電壓損失也有兩種方法U損=IR,一種是增大輸電導線的截面積以減小電阻,另一種是減小輸電電流在輸送電功率不變的前提下，必須提高輸電電壓,通過以上分析，我們看到，無論從減小輸電中的功率損失，還是從減小電壓損失方面看，都要求提高輸電電壓，減小輸電電流,2.遠距離輸電:,.,遠程高壓輸電電路圖：,P1=P2=P,P損=I22R,P3=P-P損,P4=P3,功率關系,.,電壓關系,發(fā)電廠輸出電壓U1,升壓后U2=N2U1/N1,降壓后U4=N4U3/N3,U損=I2R,U3=U2-U損,.,電流關系,I1/I2=N2/N1,I2/I4=N4/N3,I2=P/U2,I4=P4/U4,.,1.在遠距離輸電中，當輸送的電功率相同時，則關于輸電導線上損失的功率下列說法正確的是（）(A)減小輸電導線的電阻可以減小損失的功率，但此種方法很有限(B)提高輸送電壓從而減小輸送電流，可大大減小損失的功率(C)損失的功率與輸送電壓的二次方成反比(D)損失的功率與輸電線上的電壓降成反比,ABC,.,2.某發(fā)電機輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機端電壓U=1000伏，向遠距離輸電的輸電線總電阻R=8歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶得到的電壓恰好為220伏，則：畫出輸電線路的示意圖；求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比。,解：線路上損耗的功率為P=5000W，,P=I22R,電流為I2=25A，,線路上的電壓為U=I2R=200V，,U2=P/I2=100000/25=4000V,n1n2=U1U2=14,U3=U2-U=3800V,U4=220V,n3n4=U3U4=19011,.,【2013海南高考】通過一阻值R=100的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s.電阻兩端電壓的有效值為(),高考再現(xiàn),.,【2013江蘇高考】.如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡L能發(fā)光.要使燈泡變亮,可以采取的方法是（）向下滑動滑片P增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D.減小電容器C的電容答案：BC,答案：B,.,【2013廣東高考】.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2=2:1,V和A均為理想電表，燈泡電阻R1=6,AB端電壓u1=sin100t（V）.下列說法正確的是A.電流頻率為100HzB.V的讀數(shù)為24VC.A的讀數(shù)為0.5AD.變壓器輸入功率為6W答案：D,.,1、交流發(fā)電機在工作時的電動勢為e=Emsin(t)，若將其線圈的轉(zhuǎn)速提高為原來的兩倍，則其電動勢表達式變?yōu)椋―）A、e=Emsin(t/2)B、e=2Emsin(t/2)C、e=Emsin(2t)D、e=2Emsin(2t),四、當堂檢測,.,2、如圖所示，一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是（A）A、t=0時刻線圈位于中性面B、t1時刻，交流電改變方向C、t2時刻，線圈的交流電動勢最大D、t1到t2的時間內(nèi)，線圈的交流電動勢在增大,感應電動勢最大，為什么？,感應電動勢為零，為什么？,.,3.某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ?A400V，0.02sB200V,0.02sC400V,0.08sD200V,0.08s,解：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em100V，T0.04s，而最大值EmNBS，周期T2；當線圈轉(zhuǎn)速加倍時，2，故Em2Em200V，TT20.02s.故選B。,.,3.如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達式。,解析：從圖中可看出交變電流的周期T0.02s，在t0.0025sT8時，電流為14.14A，而tT8時線圈從中性面轉(zhuǎn)過的角度為45。,由電流表達式iImsint得：14.14Imsin45,Im14.14sin4520A,2T314rad/s.,故此電流的瞬時表達式為i20sin314t,.,4.如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？,.,解析：交流的有效值等于熱效應與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行研究。設此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：,所以：,.,5.圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。,.,解析：,（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1Im3.55A，周期T10.4s，頻率f12.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應與電流方向無關，因而它的有效值為5A，周期T20.4s，頻率f22.5Hz。,（2）由公式PI2R得：P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,.,6.如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，求：,(1)通過電阻R的電量q；,解析：,在此過程中，穿過線圈磁通量變化,所用時間,產(chǎn)生的平均電動勢為,平均電流為,通過R的電量,.,（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14，,.,7.邊長為a的單匝正方形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中，