交變電流復(fù)習(xí)最新版本

.,高二物理選修3-2交變電流復(fù)習(xí)課件,.,知識(shí)網(wǎng)絡(luò),交變電流,交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律,描述交變電流的物理量,峰值,瞬時(shí)值,有效值、平均值,周期、頻率,交流電路,電感、電容的作用,變壓器,遠(yuǎn)距離輸電,.,L2,一、交變電流的產(chǎn)生,1、產(chǎn)生：閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生,線圈平面與磁感線垂直位置開始計(jì)時(shí),e=Emsint,i=Imsint,u=Umsint,Em=NBS,.,2、中性面：,與磁場方向垂直的平面,特點(diǎn)：,線圈通過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢為零；,線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周兩次通過中性面，故一周里線圈中電流方向改變兩次,.,3、交變電流的圖象,變化規(guī)律：(t0時(shí)，線圈在中性面位置)如下表,.,我國市電的頻率是50Hz,T,我國市電的周期是0.02s,1、交流電的周期和頻率：,二、描述正弦交流電的幾個(gè)物理量（周期，頻率，峰值，有效值，平均值）,作一次周期性變化所需的時(shí)間。單位：秒,在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：赫茲,.,T,2、交流電的峰值和瞬時(shí)值公式：,Em,瞬時(shí)值,Em,峰值,e=Emsint電動(dòng)勢峰值Em=NBLV=NBSi=Imsint電流峰值Im=Em/Ru=Umsint路端電壓峰值Um=ImR,.,3、交流電的有效值概念,I,有效值概念：讓交流電流和直流電流通過相同的電阻，在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q相等，就把這個(gè)直流電流的數(shù)值I（或電壓U）叫做這一交流電的有效值。,電流的熱效應(yīng)等效,.,正弦交流電的有效值公式：,通常所說的交流電的電壓、電流的數(shù)值都是指交流電的有效值。,交流電壓表、電流表測量的電壓、電流的數(shù)值也都是交流電的有效值。,如果不是正弦（或余弦）交流電，不能按照這樣計(jì)算，只能按照熱等效定義計(jì)算（常取1個(gè)周期發(fā)熱量計(jì)算）,.,說明1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險(xiǎn)絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。,說明2、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。求電量用平均值。,說明3、交流電壓表和電流表通過交流電時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。,.,4、平均值,不能用算術(shù)平均法即：E=（E1+E2）/2來計(jì)算,在計(jì)算感應(yīng)電荷時(shí)必須要用平均值,平均值不等于有效值,.,1、閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=311sin(314t)V。則此交流電的峰值為，有效值為，周期為，頻率為。,311V,220V,0.02s,50Hz,典型練習(xí),.,2、閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為n，每匝面積為S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，求線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的最大值。,.,3.如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時(shí)間內(nèi)交變電壓的平均值。若線圈總電阻為R，通過線圈的電荷量是多少？,.,4.如圖1所示，為電熱毯的電路圖，電熱絲接在u=311sin100tV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D2所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，若電熱絲電阻保持不變，此時(shí)交流電壓表的讀數(shù)是()A、110VB、156VC、220VD、311V,B,.,三、感抗和容抗,1.感抗表示電感對交變電流的阻礙作用。,特點(diǎn)：,“通直流，阻交流”、“通低頻，阻高頻”,2容抗表示電容對交變電流的阻礙作用。,特點(diǎn)：,“通交流，隔直流”、“通高頻，阻低頻”,.,1、如圖所示，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻成分，為了使R上盡可能少地含有高頻成分，采用圖示電路，其L的作用是_，C的作用是_。,解析：因L有“通低頻、阻高頻”的特點(diǎn)，因此L的作用是阻擋高頻成分；而通過L后還有少量的高頻成分，利用C“通高頻、阻低頻”的特點(diǎn)，因此C的作用是使高頻成分流過。,典型練習(xí),.,2、如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓（有效值）U220V、頻率f50Hz時(shí)，三只燈A、B、C的亮度相同（L無直流電阻）。,（1）將交流電源的頻率變?yōu)閒100Hz，則（）（2）將電源改為U220V的直流電源，則（）AA燈比原來亮BB燈比原來亮CC燈和原來一樣亮DC燈比原來亮,AC,BC,.,3.在圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增大，1、2和3燈的亮度變化情況是（）A1、2兩燈均變亮，3燈變暗B1燈變亮，2、3兩燈均變暗C1、2燈均變暗，3燈亮度不變D1燈變暗，2燈變亮，3燈亮度不變,.,1.變壓器原理（1）.變壓器的構(gòu)造:變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（也叫初級線圈）；另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（也叫次級線圈）兩個(gè)線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成,四變壓器原理和遠(yuǎn)距離輸電,.,（2）.變壓器的變壓比:,U1U2=n1n2,U1n1=U2n2=U3n3=k,理想變壓器原副線圈的端電壓跟匝數(shù)成正比.,當(dāng)n2n1時(shí)，U2U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器,當(dāng)n2n1時(shí)，U2U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器,.,思考題：理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為110，當(dāng)原線圈接在6V的蓄電池兩端以后，則副線圈的輸出電壓為【】A60VBCD以上答案都不對,D,.,（3）.變壓器的變流比:,理想變壓器的輸入的電功率I1U1等于輸出的電功率I2U2，,即I1U1=I2U2,由U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,可見，變壓器工作時(shí)，原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比,變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應(yīng)用較粗的導(dǎo)線繞制,注意:上式只對僅有一個(gè)副線圈時(shí)適用.,若有兩個(gè)及以上副線圈時(shí),必須由輸入的電功率等于輸出的電功率計(jì)算.,.,1.圖（甲）、（乙）兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時(shí)，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V。若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為V和V,若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的恒定電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為V,和V.,d,110,220,110,0,典型練習(xí),.,2、如圖是一個(gè)理想變壓器的電路圖，若A、B兩點(diǎn)接交流電壓U時(shí)，五個(gè)相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為：A.51B.15C.41D.14,解：設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I，,則原、副線圈的電流分別為I和4I，如圖示。,所以原、副線圈的匝數(shù)比為41,.,減少輸電中的功率損失可以有兩種方法:P損=I2R,一種方法是:減小電阻.在電線長度L一定的情況下，應(yīng)當(dāng)選用電阻率小、橫截面積大的導(dǎo)線,另一種方法是提高輸電的電壓U，減小電流I減小輸電導(dǎo)線中的電流,在導(dǎo)線電阻不變的條件下，電流如果減小到原來的百分之一，功率損失P=I2R就減小到原來的萬分之一,減小輸電線路上的電壓損失也有兩種方法U損=IR,一種是增大輸電導(dǎo)線的截面積以減小電阻,另一種是減小輸電電流在輸送電功率不變的前提下，必須提高輸電電壓,通過以上分析，我們看到，無論從減小輸電中的功率損失，還是從減小電壓損失方面看，都要求提高輸電電壓，減小輸電電流,2.遠(yuǎn)距離輸電:,.,遠(yuǎn)程高壓輸電電路圖：,P1=P2=P,P損=I22R,P3=P-P損,P4=P3,功率關(guān)系,.,電壓關(guān)系,發(fā)電廠輸出電壓U1,升壓后U2=N2U1/N1,降壓后U4=N4U3/N3,U損=I2R,U3=U2-U損,.,電流關(guān)系,I1/I2=N2/N1,I2/I4=N4/N3,I2=P/U2,I4=P4/U4,.,1.在遠(yuǎn)距離輸電中，當(dāng)輸送的電功率相同時(shí)，則關(guān)于輸電導(dǎo)線上損失的功率下列說法正確的是（）(A)減小輸電導(dǎo)線的電阻可以減小損失的功率，但此種方法很有限(B)提高輸送電壓從而減小輸送電流，可大大減小損失的功率(C)損失的功率與輸送電壓的二次方成反比(D)損失的功率與輸電線上的電壓降成反比,ABC,.,2.某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=1000伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線總電阻R=8歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶得到的電壓恰好為220伏，則：畫出輸電線路的示意圖；求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比。,解：線路上損耗的功率為P=5000W，,P=I22R,電流為I2=25A，,線路上的電壓為U=I2R=200V，,U2=P/I2=100000/25=4000V,n1n2=U1U2=14,U3=U2-U=3800V,U4=220V,n3n4=U3U4=19011,.,【2013海南高考】通過一阻值R=100的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s.電阻兩端電壓的有效值為(),高考再現(xiàn),.,【2013江蘇高考】.如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí),燈泡L能發(fā)光.要使燈泡變亮,可以采取的方法是（）向下滑動(dòng)滑片P增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D.減小電容器C的電容答案：BC,答案：B,.,【2013廣東高考】.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2=2:1,V和A均為理想電表，燈泡電阻R1=6,AB端電壓u1=sin100t（V）.下列說法正確的是A.電流頻率為100HzB.V的讀數(shù)為24VC.A的讀數(shù)為0.5AD.變壓器輸入功率為6W答案：D,.,1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢為e=Emsin(t)，若將其線圈的轉(zhuǎn)速提高為原來的兩倍，則其電動(dòng)勢表達(dá)式變?yōu)椋―）A、e=Emsin(t/2)B、e=2Emsin(t/2)C、e=Emsin(2t)D、e=2Emsin(2t),四、當(dāng)堂檢測,.,2、如圖所示，一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法中正確的是（A）A、t=0時(shí)刻線圈位于中性面B、t1時(shí)刻，交流電改變方向C、t2時(shí)刻，線圈的交流電動(dòng)勢最大D、t1到t2的時(shí)間內(nèi)，線圈的交流電動(dòng)勢在增大,感應(yīng)電動(dòng)勢最大，為什么？,感應(yīng)電動(dòng)勢為零，為什么？,.,3.某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ?A400V，0.02sB200V,0.02sC400V,0.08sD200V,0.08s,解：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em100V，T0.04s，而最大值EmNBS，周期T2；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，2，故Em2Em200V，TT20.02s.故選B。,.,3.如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。,解析：從圖中可看出交變電流的周期T0.02s，在t0.0025sT8時(shí)，電流為14.14A，而tT8時(shí)線圈從中性面轉(zhuǎn)過的角度為45。,由電流表達(dá)式iImsint得：14.14Imsin45,Im14.14sin4520A,2T314rad/s.,故此電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i20sin314t,.,4.如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？,.,解析：交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個(gè)周期進(jìn)行研究。設(shè)此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：,所以：,.,5.圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計(jì)算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。,.,解析：,（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1Im3.55A，周期T10.4s，頻率f12.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無關(guān)，因而它的有效值為5A，周期T20.4s，頻率f22.5Hz。,（2）由公式PI2R得：P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,.,6.如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，求：,(1)通過電阻R的電量q；,解析：,在此過程中，穿過線圈磁通量變化,所用時(shí)間,產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢為,平均電流為,通過R的電量,.,（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14，,.,7.邊長為a的單匝正方形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，