交变电流全章复习

交变电流复习课高二物理组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交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流简称：交流（AC）直流电流：方向不随时间变化的电流（DC）一、交变电流的概念二、交变电流的产生第一特殊位置：SB中性面特点：2、导体边不切割磁感线，所以，e=0，i=01、磁通量最大Ф=Фmax注意：电流方向前后不同，即方向改变，一周电流方向改变两次—中性面特点：2、导体边垂直切割磁感线，电动势最大1、磁通量为最小，Ф=0第二特殊位置：SB1、正弦交变电流的图象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律2、交变电流的变化规律感应电动势:e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时)e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)ω加倍后，电动势变为e=nBs2ωsin2ωtEm=NBSω=Nφmω电流：Im=Em/R总i=e/R总知识延伸：以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同：5.2表征交变电流的物理量一、描述电流变化快慢的物理量1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数fT12我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次．如转动90°，t=T/4=π/2ω二、描述交变电流大小的物理量线圈旋转到与磁场平行时，电动势最大值：nBSEm2、最大值(峰值)：tNBSesin1、瞬时值0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值3．有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫该交流的有效值。3．有效值（1）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值．（热效应相同）（2）说明：①交变电流的有效与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值②有效值一般在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值③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。(4)一般用电器上标注的额定值是有效值，而电容器上标注的是最大值4．平均值：ENt计算通过某导体截面的电量一定要用平均值。(3)．正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系正弦交流电0-T/4的平均值E=2Em/π我国生活用电电压为220V，峰值为：电压的瞬时表达式：u=311sin314t（V）VV31122205.3电感和电容对交变电流的影响一、电感对交变电流的阻碍作用感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。特性：通交流、隔直流，通高频、阻低频5.4变压器1、示意图(1)闭合铁芯(2)原线圈(初级线圈)(3)副线圈(次级线圈)一、变压器的构造原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽2、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘——互感现象变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽0ett1t2t3t4三、理想变压器没有能量损失的变压器输入功率等于输出功率P入＝P出1、n2n1U2U1——升压变压器2、n2n1U2U1——降压变压器2121nnUU理想变压器原副线圈的端电压跟它们的匝数成正比四、理想变压器的变流规律理想变压器输入功率等于输出功率U1I1=U2I2121221nnUUII四、理想变压器的变流规律原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器知识拓展：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低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制特别提醒：负载电阻R表示负载电阻的阻值；“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。在同一电压下，R越大，负载越小；R越小，负载越大。负载电阻决定功率和电流，负载电阻越小，功率和电流越大。解决有多个副线圈的理想变压器的问题PP入出根据＝得112233IUIUIU--------4＝＋（）1、变压器只能改变交流电的电压和电流2、理想变压器：3、理想变压器的变压、变流规律：5.4变压器小结2121nnUU1221nnIIP入＝P出在输电过程中，电压必须进行调整。远距离高压送电•1、输电线上的功率损失•2、输电线的电压损失ΔU=U2-U3=I2R线•3、输电效率。线线损RP=RI=P222222U%PPP损η1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是，属于正弦交变电流的是。tiABCDABDA六、课堂练习2一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是()：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；B.T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。D3、下列说法正确的是（）A．电流在一个周期内电流方向改变两次．B．电流的有效值是最大值的倍．C．因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同．D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最小值是-10A．2/1AB4、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB5、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率（）A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB6、如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？42325A7、图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值i/At/s2-4012348、电路两端的交流电压u=Umsin314t(V)，在t=0.005s时的电压为10V，则此时接在电路两端的电压表读数是_____V9、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；nBSqRr(2)电阻R上产生的焦耳热Q22()()RnBSQRr10.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；sin2sin(2)meEtNBSnnt13003001000.052sin(2)6060t50sin(10)tV(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；当t＝1／30s时，电动势的瞬时值150sin(10)43.330eV(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数5035.422mEEV35.43.5491EIARr3.94931.86UIRV(4)线圈每转过一周，外力所做的功。11、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（）（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮ACBC12．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是（）A．升压变压器的原线圈中的电流保持不变B．降压变压器的输出电压升高C．降压变压器的输出电压降低D．输电线上损耗的电功率减小发电机升压变压器降压变压器用户输电线C13、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为()A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关B14、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝C15.如图所示，一理想变压器给负载供电，已知变压器的输入电压不变，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率P变化情况正确的是A、V1、V2不变，A1增大，A2减小，P增大B、V1、V2不变，A1、A2增大，P增大C、V1、V2不变，A1、A2减小，P减小D、V1不变，V2增大，A1减小，A2增大，P减小A1A2RV1V2u