交變電流復(fù)習(xí)課好

交變電流當(dāng)閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生．一、正弦式電流的產(chǎn)生和規(guī)律1.正弦式電流的產(chǎn)生中性面開始計(jì)時(shí)：

e=Emsinωt＝NBSωsin2πft電動(dòng)勢隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。垂直于中性面開始計(jì)時(shí)：e=Em

cosωt電流的瞬時(shí)值：電壓的瞬時(shí)值：eR總EmR總eR總i==sinωt=Imsinωtu=iR=Im

Rsinωt=Umsinωt（Em

意義？由什么決定？公式）θθEm=NBSω2.中性面應(yīng)注意：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．③線圈平面通過中性面時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為零．④線圈平面每轉(zhuǎn)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動(dòng)一周線圈兩次通過中性面，故一周里線圈中電流方向改變兩次．TTT3.圖象表示：4.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)的部分叫定子兩個(gè)特殊位置：第一特殊位置：SB中性面特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊不切割磁感線1、磁通量最大Ф=Фmax所以，E感=0，i感=0即：此時(shí)線圈中無電流！—中性面特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊垂直切割磁感線1、磁通量為最小，Ф=0第二特殊位置：SB線圈中有感應(yīng)電流方向：D—C—B—A1．在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是，屬于正弦交變電流的是。tiABCDABDA2一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是()：T1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零；T2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；T3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。D復(fù)習(xí)1、什么是交流電？2、正弦式交流電的規(guī)律？從中性面開始計(jì)時(shí)：電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式：e=Emsinωt電流瞬時(shí)值表達(dá)式：i=Imsinωtabcd從平行面開始計(jì)時(shí)：電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式：e=Emcosωt電流瞬時(shí)值表達(dá)式：i=Imcosωt其中：Em=NBSω=NφmωIm=Em/R總以下幾種情況若B、N、S、ω相同，則Em相同：2.1、如圖所示，有一矩形線圈abcd

在勻強(qiáng)磁場中分別繞O1、O2軸以同樣的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么此線圈在以O(shè)1、O2為軸分別旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場垂直時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為A、1∶2B、2∶1C、1∶4D、4∶1E、1∶1O1acdbO1O2B5.2表征交變電流的物理量一、描述電流變化快慢的物理量1．周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間2．頻率：1s內(nèi)交變電流完成周期性變化的次數(shù)我國工農(nóng)業(yè)及生活用電的周期為0.02s，頻率為50Hz，電流方向每秒改變100次．二、描述交變電流大小的物理量線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)勢最大值：2、最大值(峰值)：1、瞬時(shí)值0t/sU/VUm電壓最大值電壓瞬時(shí)值甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同．若直流電源用10分鐘把水燒開，而第二次用交流電時(shí)也用10分鐘把水燒開3．有效值我的電流是恒定的3A我10分鐘把水燒開我10分鐘也把水燒開！我的電流是變化的我的電流有效值是3A3．有效值（1）定義：使交變電流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交變電流的有效值．（熱效應(yīng)相同）（2）說明：①交變電流的有效植根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，與電流的方向無關(guān)，計(jì)算電功和熱量必須用有效值②有效值一般與所取時(shí)間的長短有關(guān)，在無特別說明時(shí)是以一個(gè)周期的時(shí)間來確定有效值的．③交流電壓表和電流表通過交流電時(shí)，實(shí)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(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。注意：電容器的耐壓值是交流的最大值。(4)一般用電器上標(biāo)注的額定值是有效值，而電容器上標(biāo)注的是最大值4．平均值：計(jì)算通過某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值。(3)．正弦（或余弦）交變電流有效值與最大值之間的關(guān)系課堂練習(xí)

1、下列說法正確的是（）

A．電流在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次．

B．正弦交流電的有效值是最大值的倍．

C．因?yàn)橛行е当硎窘涣鳟a(chǎn)生的平均效果，所以有效值與平均值相同．

D．若正弦交變電流的最大值是10A，則它的最小值是-10A．AB2、某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間的關(guān)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(dòng)勢的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ〢．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB3、一個(gè)電阻接在10V的直流電源上，它的發(fā)熱功率是P，當(dāng)接到電壓為u=10sinωtV的交流電源上，它的發(fā)熱功率（）

A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB4、如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？5A所以有解：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(jì)算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。i/At/s

0.20.40-55i/A50-50.20.4t/s

（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2解：i/At/s

0.20.40-55i/A50-50.20.4t/s7、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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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；(2)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q6.如圖所示，線圈的面積是0.05㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1／πT，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，求：(1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過1／30s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大；當(dāng)t＝1／30s時(shí)，電動(dòng)勢的瞬時(shí)值(3)電路中電壓表和電流表示數(shù)各是多少。電動(dòng)勢的有效值為電流表的示數(shù)電壓表的示數(shù)(4)線圈每轉(zhuǎn)過一周，外力所做的功。例1：某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是_____Hz，交流電壓的有效值等于____V例2：圖為一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值

例3：電路兩端的交流電壓u=Umsin314t(V)，在t=0.005s時(shí)的電壓為10V，則此時(shí)接在電路兩端的電壓表讀數(shù)是_____V例4：一交流電壓u=15sin100πt(V)，將該交流電壓加在一電阻上時(shí)，產(chǎn)生的電功率為25W，求該電阻R的阻值。有效值：E、I、U5.3電感和電容對交變電流的影響4、應(yīng)用：（a）低頻扼流圈：（b）高頻扼流圈：3、特性：通直流、阻交流；通低頻、阻高頻低頻扼流圈和高頻扼流圈

A、構(gòu)造：線圈繞在鐵芯上，匝數(shù)多B、作用：“通直流、阻交流”A、構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上，匝數(shù)少B、作用：“通直流、通低頻，阻高頻”2.容抗（1）反映電容對交流的阻礙作用（2）影響容抗大小的因素

電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，容抗越小。3.應(yīng)用（1）隔直電容：隔直流，通交流。（2）高頻旁路電容：讓高頻交流信號(hào)通過電容，而將低頻信號(hào)送到下一級(jí)。作用：通高頻，阻低頻。*公式：通交流、隔直流，通高頻、阻低頻小結(jié)：通直流，阻交流

通低頻，阻高頻

電容對交變電流的作用：通交流，隔直流

通高頻，阻低頻電感對交變電流的作用：低頻扼流圈（L大）高頻扼流圈（L?。└糁彪娙萜鞲哳l旁路電容器（C?。├?、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(diǎn)，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(diǎn)，使絕大部分高頻成分從C流過。練習(xí)1、如圖所示，線圈L的自感系數(shù)和電容器的電容C都很?。ㄈ鏛＝100μH，C＝100pF）。此電路的主要作用是---------（）A．阻直流、通交流，輸出交流B．阻交流、通直流，輸出直流C．阻低頻、通高頻，輸出高頻交變電流D．阻高頻、通低頻，輸出低頻交變電流和直流電D例2、如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓（有效值）U＝220V、頻率f＝50Hz時(shí)，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U＝220V的直流電源，則（）

A．A燈比原來亮B．B燈比原來亮

C．C燈和原來一樣亮D．C燈比原來亮

ACBC送電過程在輸電過程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。5.4變壓器變壓器的結(jié)構(gòu)閉合鐵芯原線圈副線圈1、示意圖(1)閉合鐵芯

(絕緣硅鋼片疊合而成)(2)原線圈(初級(jí)線圈)

其匝數(shù)用n1表示與交變電源相連(3)副線圈(次級(jí)線圈)

其匝數(shù)用n2表示

與負(fù)載相連(4)輸入電壓U1

輸出電壓U2一、變壓器的構(gòu)造原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽2、符號(hào)問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？

變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈接交變電壓U1后，副線圈是否產(chǎn)生電壓U2？n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯鐵芯與線圈互相絕緣原線圈接交流電在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量二、變壓器的工作原理——互感現(xiàn)象副線圈有交流電原線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢——互感現(xiàn)象

變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了：電能→磁場能→電能轉(zhuǎn)化(U1、I1)(變化的磁場)(U2、I2)二、變壓器的工作原理原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽

0ett1t2t3t4若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?=0三、理想變壓器——沒有能量損失的變壓器P入＝P出輸入功率等于輸出功率

原、副線圈中通過的磁通量始終相同(無漏磁),因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分別是：若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有:

U1=E1

U2=E2

四、理想變壓器的變壓規(guī)律I1U2U1n1n2I2R~原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽1、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器2、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器理想變壓器原副線圈的端電壓跟它們的匝數(shù)成正比理想變壓器輸入功率等于輸出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出五、理想變壓器的變流規(guī)律理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比此公式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器1、變壓器的輸入功率由輸出功率決定，計(jì)算輸入功率和輸出功率都用

(此公式適用只有一個(gè)副線圈)需要特別引起注意的是2、區(qū)分負(fù)載和負(fù)載電阻值。以上功率表達(dá)式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”?！柏?fù)載”表示副線圈所接的用電器的實(shí)際功率。在同一電壓下，R越大，負(fù)載越??；R越小，負(fù)載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要特別注意。例．遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，在線路正常工作的情況下，當(dāng)用戶用電器的總功率增大時(shí)，下列判斷正確的是A．升壓變壓器的原線圈中的電流保持不變B．降壓變壓器的輸出電壓升高C．降壓變壓器的輸出電壓降低D．輸電線上損耗的電功率減小

發(fā)電機(jī)升壓變壓器

降壓變壓器

用戶輸電線解：這是實(shí)際用電問題。發(fā)電機(jī)輸出電壓、升壓、降壓變壓器、輸電線都已確定。相當(dāng)于等效電路中的電源電動(dòng)勢、內(nèi)阻不變。正常工作時(shí)內(nèi)阻遠(yuǎn)小于外電阻，因此用戶用電器總功率增加，一定是負(fù)載總電阻減小，引起的結(jié)果是各處電流增大、功率增大，輸電線電壓損失增大，降壓變壓器初級(jí)、次級(jí)電壓都降低。選C。1、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=4:1,當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí),圖中電流表A1的示數(shù)12mA,則電流表A2的示數(shù)為()A．3mAB．0C．48mAD．與負(fù)載R的值有關(guān)B六、課堂練習(xí)2、一臺(tái)理想變壓器原線圈的匝數(shù)為4400匝,與220V的電源相連,當(dāng)副線圈接入額定電壓為36V的燈泡時(shí),能夠正常發(fā)光.則變壓器副線圈的匝數(shù)為()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝C3.2、如圖所示，一理想變壓器給負(fù)載供電，已知變壓器的輸入電壓不變，如果負(fù)載電阻的滑動(dòng)觸頭向上移動(dòng)，則圖中各交流電表的讀數(shù)及輸入功率P變化情況正確的是A、V1、V2不變，A1增大，A2減小，P增大B、V1、V2不變，A1、A2增大，P增大C、V1、V2不變，A1、A2減小，P減小D、V1不變，V2

增大，A1減小，A2增大，P減小A1A2RV1V2u【解析】因輸入電壓不變，線圈匝數(shù)不變，所以變壓器輸出電壓不變；滑動(dòng)觸頭向上移動(dòng)時(shí)，負(fù)載電阻增大，所以輸出電流減小,輸出功率減小，從而輸入電流、輸入功率也隨之減小?！究偨Y(jié)】分析此類問題時(shí)要利用不變的量來確定各變量之間的關(guān)系，通常由于負(fù)載變化將引起電流的變化、功率的變化。需要注意的是，不要認(rèn)為輸入功率一定是不變的(輸入功率是會(huì)隨著負(fù)載的變化而增大或減小的)。3.4、如