整理后交变电流知识点讲解

1.交流电的产生（1）交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。方向随时间变化是交流电的最主要特征。（2）交流电的产生①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次。（3）正弦式交流电的变化规律：若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。①函数式为eEtiItuUtENBSIERmmmmmmsin,sin,sin,,②图像如图所示：交变电流的知识点和经典例题一．交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流(正弦交流电是其中一种特殊)。二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动．1．当从中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即E=εmsinωt，I＝Imsinωtωt是从该位置经t时间线框转过的角度也是线速度V与磁感应强度B的夹角还是线框面与中性面的夹角2．当从平行B位置开始计时：则：E=εmcosωt，I＝Imcosωtωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=mER三．几个物理量1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：（1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以E=εmsinωt=0，I＝Imsinωt=0（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次．2.表征交流电的物理量（1）描述交流电的大小①瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向。②最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征交流电强弱的物理量。③有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平均效果。让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。对正弦交流电：有效值最大值，即：，，2222EEUUIImmm（2）周期和频率是用来表示交流电变化快慢的物理量：TfTf1222，（对正弦式交流电）。3.变压器（1）变压器的构造及原理①构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈组成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。②工作原理原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象。变压器工作的物理基础就是利用互感现象。（2）理想变压器①铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。②线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。③铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。对理想变压器有：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。变压器是输出电流和功率决定输入的,而输入电压决定输出（3）原、副线圈中的电压、电流关系。①电压关系：，若有多组副线圈，则……UUnnUUUnnn1212123123::::::②功率关系：P1=P2。③电流关系：，若有多组副线圈，则…IInnnInInI12211122334.远距离输电①远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上电能的热损耗。②减少远距离输电过程中电能损失的方法：若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上热损耗P损=I2R，要减少能量损失，有两种途径：一是减小输电线电阻，因为，可通过减RRLS小ρ和增大S的办法减小R，但作用有限：另一是减小输电电流I，在输电功定P一定的情况下，，故增大输电电压可减小输电电流，减小输电线能量损失，提高IPU输电功率。【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（4）交流电电表的示数．（5）转动一周外力做的功．解析：（1）感应电动势的最大值，εm＝NBωS＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V（2）转过600时的瞬时感应电动势：e＝εmcos600=3．14×0．5V＝1．57V（4）电压表示数为外电路电压的有效值：U=rR·R＝2143×54=1．78V（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝（2m）2（R十r）·T＝0．99J【例3】.交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的即时值为＿＿V。【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6】如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（）A．52A；B．5A；C．3．52A；D．3．5A1．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是A．交变电流的周期为0.125B．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为2AD．交变电流的最大值为4A2.一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶:n2=11∶5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是1002VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W3.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，输出电压保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。当R增大时A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小D．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大4.（双）如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中A3A2A1V2V1正确的是A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小D．I1变大、I2变大5.（双）如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝2202V，ω＝100πHz，则下述结论正确的是A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为1s100πC．原线圈中电流表的读数为0.5AD．原线圈中的输入功率为1102W6.图l、图2分别表示两种电压的波形．其中图l所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A．图l表示交流电，图2表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图1所示电压的瞬时值表达式为：u=311sin100πtVD．图l所示电压经匝数比为10:1的理想变压器变压后．频率变为原来的110VAR【例3】.分析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=2U=20V。而转过30°时刻的即时值为u=Umcos30°=17.3V。【例4】该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2=-6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有：2221212RtIRtIRTI∵I=32A解析：严格按照有效值的定义，交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效（在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等）的直流的电流值．可选择一个周期（0．02s）时间，根据焦耳定律，有：I2R×0．02＝（42）2R×0．01+（32）2R×0．01解之可得：I＝5A．答案：B1．【答案】C【解析】由e－t图像可知，交变电流电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误。根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为2A，选项C正确。2.答案：D【解析】原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×1034J。3.答案：B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I2减小，导致输出功率P2减小，所以输入功率P1减小；输入的电压不变，所以输入的电流I1减小，B正确4.答案：BC【解析】：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．5.答案：AC【解析】：原线圈电压有效值U1=220V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5A，C对；输入功率为P=220×0.5W=110W，D错；周期T=2πω=0.02s，B错。6.答案：C【解析】：交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错。有效值2mEE只对正弦交流电使用，最大值一样，所以B错。由图可知，C对。变压之后频率不变，D错。