交變電流單元復習課

1、 L2 交變電流的產生和描述交變電流的產生和描述 一、交變電流一、交變電流 1、交變電流：、交變電流： 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，簡稱交流電大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，簡稱交流電 2、正弦交流電、正弦交流電 隨時間按正弦規(guī)律變化的電流，其圖象為正弦或余弦曲線。隨時間按正弦規(guī)律變化的電流，其圖象為正弦或余弦曲線。 二、交變電流的產生二、交變電流的產生 1 1、產生：閉合矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做、產生：閉合矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做 勻角速轉動時，閉合線圈中就有交流電產生勻角速轉動時，閉合線圈中就有交流電產生 L1 L2 線圈平面與磁線圈

2、平面與磁 感線垂直位置感線垂直位置 開始計時開始計時 e=Emsint i=Imsint u=Umsint Em=NBS 2、中性面：、中性面： 與磁場方向垂直的平面與磁場方向垂直的平面 特點：特點：線圈通過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁線圈通過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁 通量的變化率為零，感應電動勢為零；通量的變化率為零，感應電動勢為零； 線圈平面每次轉過中性面時，線圈中感應電流方向線圈平面每次轉過中性面時，線圈中感應電流方向 改變一次，線圈轉動一周兩次通過中性面，故一周里改變一次，線圈轉動一周兩次通過中性面，故一周里 線圈中電流方向改變兩次線圈中電流方向改變兩次 3 3、正

3、弦交流電的圖象、正弦交流電的圖象 三、描述交變電流的物理量三、描述交變電流的物理量 1、瞬時值、瞬時值反映不同時刻交流電的大小和方向反映不同時刻交流電的大小和方向 表達式表達式e=Emsint i=Imsint u=Umsint 我國生活中用的市電電壓為我國生活中用的市電電壓為220V，其最大值為，其最大值為 頻率為頻率為50Hz，電壓的瞬時表達式：，電壓的瞬時表達式：u=311sin314t（V） VV3112220 有一正弦交流電源，電壓最大值有一正弦交流電源，電壓最大值Um=120V，頻率為，頻率為f=50Hz 向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激

4、發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0=60 V，試估算在一個小時內，霓虹燈發(fā)光時間有多長？為什么，試估算在一個小時內，霓虹燈發(fā)光時間有多長？為什么 人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？ 2 2、最大值、最大值也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反映的是交也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反映的是交 流電大小的變化范圍流電大小的變化范圍 當線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，當線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，Em=NBS。 把一電容器把一電容器C接在接在220V的交流電路中，為了保證電容不被擊的交流電路中，為了保證電容不被擊 穿，電容器穿，電容器C的耐壓值是多少？的耐壓值是

5、多少？ 3、平均值、平均值 平均值計算得到的為電動勢的用 感 t nE 不能用算術平均法即：不能用算術平均法即：E=（E1+E2）/2來計算來計算 在計算感應電量時必須要用平均值在計算感應電量時必須要用平均值 平均值不等于有效值平均值不等于有效值 如圖所示，求線圈由圖示位置轉過如圖所示，求線圈由圖示位置轉過90角的角的 過程中，通過線圈某一橫截面的電量（線圈的過程中，通過線圈某一橫截面的電量（線圈的 面積為面積為S S，電阻為，電阻為R R） 4、有效值、有效值 有效值是根據電流的熱效應規(guī)定的有效值是根據電流的熱效應規(guī)定的 讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內讓交流和直流通過

6、相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內 產生的熱量相等，就把這一直流的數值叫做這一交流的有效值。產生的熱量相等，就把這一直流的數值叫做這一交流的有效值。 正弦交流電的有效值跟正弦交流電的有效值跟 最大值之間的關系是：最大值之間的關系是： 2 m E E 2 m U U 2 m I I 通常所說的交流電壓、電流值通常所說的交流電壓、電流值，交流電表的測量值交流電表的測量值，用電器用電器 銘牌上所標數值銘牌上所標數值，計算交流電通過導體產生的熱量計算交流電通過導體產生的熱量、發(fā)熱功發(fā)熱功 率率、保險絲的熔斷電流保險絲的熔斷電流等，都指的是等，都指的是有效值有效值。 通過某電阻通過某電阻 的周期性交

7、變的周期性交變 電流的圖象如電流的圖象如 右。求該交流右。求該交流 電的有效值電的有效值I 要點再現(xiàn)要點再現(xiàn) 交流發(fā)電機轉子有交流發(fā)電機轉子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強磁，勻強磁 場的磁感應強度為場的磁感應強度為B，勻速轉動的角速度為，勻速轉動的角速度為，線圈內電阻為，線圈內電阻為r， 外電路電阻為外電路電阻為R。當線圈由圖中位置勻速轉動。當線圈由圖中位置勻速轉動60。求：。求： 此時發(fā)電機的電動勢為多少？電路中的電流為多少？此時發(fā)電機的電動勢為多少？電路中的電流為多少？R R兩端兩端 的電壓為多少？的電壓為多少？ 在此過程中通過在此過程中通過R的電荷量的電

8、荷量q為多少？為多少？ R上產生電熱上產生電熱QR為多少？為多少？ 外力做的功外力做的功W為多少？為多少？ 發(fā)電機的輸出功率為多少？發(fā)電機的輸出功率為多少？ 四、感抗和容抗四、感抗和容抗 1.感抗表示電感對交變電流的阻礙作用感抗表示電感對交變電流的阻礙作用 。fLX L 2 特點：特點： “通直流，阻交流通直流，阻交流”、“通低頻，阻高頻通低頻，阻高頻” 2容抗表示電容對交變電流的阻礙作用容抗表示電容對交變電流的阻礙作用 。 fC X C 2 1 特點特點 ：“通交流，隔直流通交流，隔直流”、“通高頻，阻低頻通高頻，阻低頻” 在圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增在圖所示的電路中，如果交變電流

9、的頻率增 大，大，1 1、2 2和和3 3燈的亮度變化情況是（燈的亮度變化情況是（ ） A A1 1、2 2兩燈均變亮，兩燈均變亮，3 3燈變暗燈變暗 B B1 1燈變亮，燈變亮，2 2、3 3兩燈均變暗兩燈均變暗 C C1 1、2 2燈均變暗，燈均變暗，3 3燈亮度不變燈亮度不變 D D1 1燈變暗，燈變暗，2 2燈變亮，燈變亮，3 3燈亮度不變燈亮度不變 變壓器、遠距離輸電變壓器、遠距離輸電 一、理想變壓器一、理想變壓器 1理想變壓器的構造、作用、原理及特征理想變壓器的構造、作用、原理及特征 構造：兩組線圈構造：兩組線圈( (原、副線圈原、副線圈) )繞在同一個閉合鐵芯上構成變壓器繞在同一

10、個閉合鐵芯上構成變壓器 作用：在輸送電能的過程中改變電壓作用：在輸送電能的過程中改變電壓 原理：利用了電磁感應現(xiàn)象原理：利用了電磁感應現(xiàn)象 特征：變壓器只能改變交變電壓特征：變壓器只能改變交變電壓 2理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律 原線圈兩端加交變電壓原線圈兩端加交變電壓U1 電磁感應電磁感應 t nE 1 11 t nE 2 22 忽略原、副忽略原、副 線圈內阻線圈內阻 (銅損銅損) 忽略鐵芯忽略鐵芯 中的漏磁中的漏磁 (鐵損鐵損) U1E1 ，U2E2 2 1 2 1 n n U U 對理想變壓器有：對理想變壓器有：P入 入=P出出 即：只有一只副線圈時即：只

11、有一只副線圈時 I1U1=I2U2 1 2 2 1 n n I I 存在多只副線圈時存在多只副線圈時 I1U1=I2U2+I3U3+ n1I1=n2I2+n3I3+ 注意：變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定；注意：變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定； 變壓器的輸入功率由輸出功率決定；變壓器的輸入功率由輸出功率決定； 副線圈中所接電阻常稱為負載電阻，副線圈中所接電阻常稱為負載電阻，“負載負載”則為電則為電 阻消耗的功率。阻消耗的功率。 如圖所示，在繞制變壓器時，某人將兩個線如圖所示，在繞制變壓器時，某人將兩個線 圈繞在圖示鐵芯的左右兩個臂上，當通以交流圈繞在圖示鐵芯的左右兩個臂上，當通以交流 電時，每個

12、線圈產生的磁通量都只有一半通過電時，每個線圈產生的磁通量都只有一半通過 另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈 1 1、2 2的匝數比為的匝數比為N N1 1N N2 2=21=21，在不接負載的情況下（，在不接負載的情況下（ ） A A當線圈當線圈1 1輸入電壓輸入電壓220 V220 V時，線圈時，線圈2 2輸出電壓為輸出電壓為110 V 110 V B B當線圈當線圈1 1輸入電壓輸入電壓220 V220 V時，線圈時，線圈2 2輸出電壓為輸出電壓為55 V 55 V C C當線圈當線圈2 2輸入電壓輸入電壓110 V110 V時，線圈時，線圈1

13、 1輸出電壓為輸出電壓為220 V 220 V D D當線圈當線圈2 2輸入電壓輸入電壓110 V110 V時，線圈時，線圈1 1輸出電壓為輸出電壓為110 V 110 V 注意：注意：變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化時，通常在閉變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化時，通常在閉 合的合的“口口”字形鐵芯中字形鐵芯中/t/t相等；但當遇到相等；但當遇到 “ ”型變壓器時有型變壓器時有 1 1/t=/t=2 2/t+/t+3 3/t /t 注意：注意：變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化時，通常在閉變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化時，通常在閉 合的合的“口口”字形鐵芯中字形鐵芯中/t/t相等；但當遇到相等；但當遇到 “

14、”型變壓器時有型變壓器時有 1 1/t=/t=2 2/t+/t+3 3/t /t 理想變壓器初級線圈和兩個次級線理想變壓器初級線圈和兩個次級線 圈的匝數分別為圈的匝數分別為n n1 1=1760=1760匝、匝、n n2 2=288=288匝、匝、 n n3 3=8000=8000匝，電源電壓為匝，電源電壓為U U1 1=220V=220V。n n2 2上上 連接的燈泡的實際功率為連接的燈泡的實際功率為36W36W，測得初，測得初 級線圈的電流為級線圈的電流為I I1 1=0.3A=0.3A，求通過，求通過n n3 3的負的負 載載R R的電流的電流I I3 3 如圖所示，理想變壓器的原線圈與

15、如圖所示，理想變壓器的原線圈與 燈泡燈泡A A串聯(lián)后，加上交變電壓串聯(lián)后，加上交變電壓U U，副線，副線 圈兩端電壓為圈兩端電壓為U U2 2，接有，接有B B和和C C兩個燈泡，兩個燈泡， 若若A A、B B、C C是三個相同的燈泡，且均正是三個相同的燈泡，且均正 常發(fā)光，則常發(fā)光，則UUUU2 2=_=_。 U B A C 3 3解決變壓器問題的常用方法解決變壓器問題的常用方法 變壓器原、副線圈的電壓之比為變壓器原、副線圈的電壓之比為U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2； 當變壓器有多個副繞組時當變壓器有多個副繞組時 U U1 1/n/n1 1=U=U2 2/n/n2 2

16、=U=U3 3/n/n3 3= = 思路思路1 1：電壓思路：電壓思路 思路思路2 2：功率思路：功率思路 理想變壓器的輸入、輸出功率為理想變壓器的輸入、輸出功率為P P入 入=P =P出 出， ， 即即P P1 1=P=P2 2；當變壓器有多個副繞組時；當變壓器有多個副繞組時 P P1 1=P=P2 2+P+P3 3+ + 思路思路3 3：電流思路：電流思路 由由I=P/UI=P/U知，對只有一個副繞組的變壓器有知，對只有一個副繞組的變壓器有 I I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1；當變壓器有多個副繞組時；當變壓器有多個副繞組時 n n1 1I I1 1=n=n2 2I I2

17、 2+n+n3 3I I3 3+ + 思路思路4 4 ：（變壓器動態(tài)問題）制約思路：（變壓器動態(tài)問題）制約思路 電壓制約：電壓制約： 當變壓器原、副線圈的匝數比（當變壓器原、副線圈的匝數比（n n1 1/n/n2 2）一定）一定 時，輸出電壓時，輸出電壓U U2 2由輸入電壓決定，即由輸入電壓決定，即 U U2 2=n=n2 2U U1 1/n/n1 1，可簡述為，可簡述為“原制約副原制約副” 電流制約：電流制約： 當變壓器原、副線圈的匝數比（當變壓器原、副線圈的匝數比（n n1 1/n/n2 2）一定，）一定， 且輸入電壓且輸入電壓U U1 1確定時，原線圈中的電流確定時，原線圈中的電流I

18、I1 1由副由副 線圈中的輸出電流線圈中的輸出電流I I2 2決定，即決定，即I I1 1=n=n2 2I I2 2/n/n1 1，可簡，可簡 述為述為“副制約原副制約原” 負載制約：負載制約： 變壓器副線圈中的功率變壓器副線圈中的功率P P2 2由用戶負載決由用戶負載決 定，定，P P2 2=P=P負 負1 1+P +P負 負2 2+ +； ； 變壓器副線圈中的電流變壓器副線圈中的電流I I2 2由用戶負載及電由用戶負載及電 壓壓U U2 2確定，確定，I I2 2=P=P2 2/U/U2 2； 總功率總功率P P總 總=P =P線 線+P +P2 2 動態(tài)分析問題的思路程序：動態(tài)分析問題的思路程序： 如圖，為一理想變壓器，如圖，為一理想變壓器，K K為單刀雙擲開關，為單刀雙擲開關，P P為為 滑