第五章-交变电流-复习课件(C)

第五章交变电流交变电流：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）it一、交变电流的概念二、交变电流的产生交流发电机模型将立体图转化为平面图两个特殊位置：第一特殊位置：S⊥B中性面特点：2、导体边不切割磁感线1、磁通量最大Ф=Фmax所以，E感=0，i感=0即：此时线圈中无电流！—中性面特点：2、导体边垂直切割磁感线1、磁通量为最小，Ф=0第二特殊位置：S//B线圈中有感应电流思考：在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？tV垂直sinenBstsinmetE以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过t时间V1、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(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端的电压:e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时)i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时)u=Umsinωt(从中性面开始计时)e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(从从B∥S开始计时)u=Umcosωt(从从B∥S开始计时)三、交变电流的图像和变化规律3、交变电流的种类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。tiABCDABDA2一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。D从中性面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emsinωt电流瞬时值表达式：i=Imsinωtabcd从平行面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emcosωt电流瞬时值表达式：i=Imcosωt其中：Em=NBSω=NφmωIm=Em/R总以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同如图所示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生的感应电流之比为A、1∶2B、2∶1C、1∶4D、4∶1E、1∶1O1acdbO1O2B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．二、描述交变电流大小的物理量线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，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甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开3．有效值我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开！我的电流是变化的我的电流有效值是3A3．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交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值②有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的．③交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。(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(3)．正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系:2mII2mUU4、平均值:ENt应用:计算通过某导体截面的电量总总总RNtRtNtREtIq图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。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。一.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。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。*公式：fCXC21通交流、隔直流，通高频、阻低频二.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。*公式：fLXL23、特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：低频扼流圈和高频扼流圈A、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多B、作用：“通直流、阻交流”A、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少B、作用：“通直流、通低频，阻高频”小结：通直流，阻交流通低频，阻高频电容对交变电流的作用：通交流，隔直流通高频，阻低频电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容器高频旁路电容器（C小）例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是________________，C的作用是__________。解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。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ACBC在输电过程中，电压必须进行调整。变压器闭合铁芯原线圈副线圈1、示意图(1)闭合铁芯(绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示与负载相连(4)输入电压U1输出电压U2一、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？变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量副线圈产生感应电动势在铁芯中产生变化的磁通量二、变压器的工作原理——互感现象副线圈有交流电原线圈产生感应电动势——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若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0三、理想变压器——没有能量损失的变压器P入＝P出输入功率等于输出功率原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有:U1=E1U2=E22121nnUU四、理想变压器的变压规律tΔΔΦnE11tΔΔΦnE22I1U2U1n1n2I2R~2121nnEE原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽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理想变压器输入功率等于输出功率即:U1I1=U2I2P入=P出121221nnUUII五、理想变压器的变流规律理想变压器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1、变压器的输入功率由输出功率决定，计算输入功率和输出功率都用(此公式适用只有一个副线圈)RnUnP/2112需要特别引起注意的是2、负载电阻值。例．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1、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B六、课堂练习2、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C3.2、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A1A2RV1V2u3.4、如图所示，理想变压器的原线圈与灯泡A串联后，加上交变电压U，副线圈两端电压为U2，接有B和C两个灯泡，若A、B、C是三个相同的灯泡，且均正常发光，则U∶U2=_______。UBAC一、变压器的构造1．示意图2．符号二、变压器的工作原理：1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流2、能量转化：电能→磁场能→电能3、理想变压器：三、理想变压器的变压、变流规律：变压器小结2121nnUU1221nnIIP入＝P出电能输送的历程•请根据对电能输送的介绍•谢谢！