物理：第2章《交变电流》复习课件(粤教版选修3-2)

交变电流复习课１．产生过程：如图所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴做匀速转动，线圈中就会产生正(余)弦交变电流．Ｂabaaabbbba中性面的概念和特点•2、瞬时值表达式的推导过程•用矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，则在线圈中产生正弦交流电。tnBStLnBLtvnBLtnesinsin22sin2211nBStemm其中,sin•３、正弦交流电的变化规律)sin()sin()sin(000tIitUutemmmrRIrRRUnBSmmmmm其中3•交流电的图象(4)变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表．练习．１．一个按正弦规律变化的交流电流，如图所示，根据图像可以知道A．该交流电流的频率是0.02HzB．该交流电流的有效值是14.1AC．该交流电流的瞬时值表示式为i=20sin0.02tAD．在t=T/8(T是周期)时刻，该电流的大小与其有效值相等答案：D２．交流发电机在工作时的电动势为e＝Emsinωt，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为()3．电路如图所示，已知交流电源电压u=200sin100πtV，电阻R=100Ω。则电流表和电压表的读数分别为A．1.41A，200VB．1.41A，141VC．2A，200VD．2A，141V答案：B•1、峰值rRIrRRUnBSmmmmm2、角速度、周期和频率•角速度ω：对于简单的发电机，相当于线圈转动的角速度。•周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间，•频率f：交流电在1秒的时间内完成周期性变化的次数，•显然同期与频率互为倒数T2πω。fωπ。2fT1。t•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。正弦交变电流的有效值和最大值的关系为：通常所说交流电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值(除非有特殊说明)．4．平均值：反应交变电流在一段时间内某物理量的平均大小，如某段时间内感应电动势的平均值平均值不一定等于对应时间段内始、末位置瞬时值的算术平均值例题：小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于一磁场方向的固定轴转动．线圈匝数n＝100．穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示．发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω求：(1)感应电动势的最大值；(2)串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数．一.变压器原理1.变压器的构造:变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．一个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）．两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成．2.变压器的变压比:U1／U2=n1／n2U1／n1=U2／n2=U3／n3=…=k理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比.当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器。当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器．3.变压器的变流比:理想变压器的输入的电功率I1U1等于输出的电功率I2U2，即I1U1=I2U2．由U1／U2=n1／n2∴I1／I2=n2／n1可见，变压器工作时，原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比．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注意:上式只对仅有一个副线圈时适用.若有两个及以上副线圈时,必须由输入的电功率等于输出的电功率计算.4.几种常用的变压器a.自耦变压器.特点是铁芯上只绕有一个线圈．如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压（图甲）；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）．b.调压变压器.就是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2．减少输电中的功率损失可以有两种方法:P损=I2R一种方法是:减小电阻.在电线长度L一定的情况下，应当选用电阻率小、横截面积大的导线．另一种方法是提高输电的电压U，减小电流I．减小输电导线中的电流．在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一，功率损失△P=I2R就减小到原来的万分之一．减小输电线路上的电压损失也有两种方法．U损=IR一种是增大输电导线的截面积以减小电阻．另一种是减小输电电流．在输送电功率不变的前提下，必须提高输电电压．通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流．二.远距离输电:远距离输送电示意图远距离高压送电•1、输电线上的功率损失•2、输电效率。损00RP=RI=P222U。η损021RUPPPP思考题：理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，则副线圈的输出电压为【】A．60VB．C．D．以上答案都不对V260V2/60D例１.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：()(A)U1：U2＝n1：n2，U2：U3=n2：n3；(B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1；(C)I1U1=I2U2＋I3U3；(D)n1I1=n2I2＋n3I3。ACD例2：图（甲）、（乙）两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为V和V,若分别在c、d两端与g、h两端加上110V的恒定电压，则a、b间与e、f间的电压分别为V,和V.d1102201100例３、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为：A.51B.15C.41D.14n1n2UAB解：设灯泡正常发光的电流为I，则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。I4I所以原、副线圈的匝数比为41例４：在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1．在不接负载的情况下【】A．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V解见下一屏12【分析】因为理想变压器原、副线圈电压之比（U1/U2）等于线圈中产生的感应电动势之比（E1/E2），每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以当从线圈1输入电压U1=220V时，由【答】B、D．当从线圈2输入电压U2=110V时，同理由例５：在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（）(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，但此种方法很有限(B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比ABC例６：某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：①画出输电线路的示意图；②求出所用的变压器的原副线圈匝数比。解：线路上损耗的功率为P′=5000W，∵P′=I22R,∴电流为I2=25A，线路上的电压为U′=I2R=200V，U2=P/I2=100000/25=4000V,∴n1／n2=U1／U2=1／4U3=U2-U′=3800VU4=220Vn3／n4=U3／U4=190／11U4=220VU1=1000V8ΩU2U3例７：有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．g=9.8m/s2线路上损耗的功率为P′=4900W，∵P′=I22R,∴电流为I2=35A，线路上的电压为U′=I2R=140V，U2=P2/I2=2800V,∴n1／n2=U1／U2=350／2800=1／8U3=U2-U′=2660VU4=220Vn3／n4=U3／U4=2660／220≈12／1解:机械功率P1=mgh/t=1000×4×9.8×5=1.96×105W发电机的输出功率P2=0.5×P1=9.8×104W