原创经典：交变电流专题复习

交变电流专题复习【知识要点】一、交流电的产生及变化规律二、交流电的四值及其应用三、变压器及远距离输电两个特殊位置：第一特殊位置：SB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！—中性面一、交流电的产生及变化规律特点：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：SB线圈中有感应电流一、交流电的产生及变化规律一、交流电的产生及变化规律过程分析在线圈由甲转到乙的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由a→b在线圈由丙转到丁的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由b→a线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到乙、丁位置时线圈中电流最大！线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?两次思考：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一、交流电的产生及变化规律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)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一、交流电的产生及变化规律课堂检测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。D1、瞬时值：（从中性面计时）tEemsin二、交变电流的四值及其应用应用：计算线圈某时刻的受力情况tIimsintUumsin2、最大值rRIrRRUnBSmmmmm应用：电容器和晶体管的耐压值以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同：abcd例题、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,0.08s2、最大值B3、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3A（1）、正弦（或余弦）交流电的有效值与最大值的关系是：3、有效值（2）、一般交流电有效值的求法----2221212RtIRtIRTIQ分段求和mmIII707.02mmUUU707.02A、计算电路中的电功、电热、电功率用有效值B、交流用电器的额定电压和额定电流及保险丝的熔断电流指的是有效值；C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值应用3、有效值例题1、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．2PB例题2、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5A例1：某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz，交流电压的有效值等于____Vu/vt/s100-5000.20.40.6例2：图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值i/At/s2-401234例3：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_____V例4：一交流电压u=15sin100πt(V)，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，求该电阻R的阻值。有效值：E、I、U如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u=311sin100πtV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图2所示波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是()A、110VB、156VC、220VD、311Vu／Vt／s31100.010.030.020.04PVu电热毯图1图2B4、平均值ENt应用:计算通过某导体截面的电量总总总RNtRtNtREtIq例题1、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例2.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。小结：思维导图原、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三、理想变压器的变压规律tΔΔΦnE11tΔΔΦnE22I1U2U1n1n2I2R~2121nnEE原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽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课堂练习如图所示，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A1A2RV1V2uc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=_______。UBAC3∶11.主要问题：（电流的热效应导致电能转化为热能损失掉）PIR损线2思考：能用U2/R来计算线损吗？2.解决方法：P损=I线2R线=＝，2()PUR线2()PUR线增大输电电压U，即采用高压输电是有效方法。3.重要关系式：2121nnUU2UPI线损＝IRU损UUU234343nnUU线损＝RIP2损用＝PPP14223UUUURIF用线RI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4三、远距离输电如图所示某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为U1=1.0×103V,假如输电线总电阻为R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用的电压为U用=380V，求：所用升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比是多少？典例导悟析与解VIPU1000022%5R22PIP＝＝损VRIU5002损V950023＝－＝损UUU1012121UUnnARPI50%521254343UUnn1.（2008年高考山东理综卷）图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A.图1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=311sin100VD.图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的C课堂达标评价：2、（2009山东高考理综）某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n2。降压变压器原副线匝数分别为a3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（）43124312..nnnnBnnnnAC．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率AD