交流電上課演示文稿

1.交變電流、交變電流的圖像

(Ⅰ)2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值

(Ⅰ)3．理想變壓器

(Ⅰ)4．遠(yuǎn)距離輸電2．正弦交流電的產(chǎn)生和圖像(1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)圖像：用以描述交流電隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，其圖像為正弦曲線。如圖4．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))例1．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖10－1－3甲所示，則下列說(shuō)法正確的是

(

)A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示答案：B3.幾種典型的交變電流的有效值例2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正

弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻。下列說(shuō)法正確的是

(

)答案：C[例3]如圖10－1－6甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ＝45°時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?。則如圖10－1－7所示的四幅圖中正確的是(

)[答案]

D答案：B例4[例5]一個(gè)10Ω的電阻，它兩端的電壓u隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，則[答案]

D答案：C例6物理量應(yīng)用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況最大值當(dāng)考慮某些電學(xué)元件(電容器、晶體管等)的擊穿電壓時(shí)，指的是交變電壓的最大值有效值(1)通常所說(shuō)的交變電流的電壓、電流強(qiáng)度，交流電表的讀數(shù)，保險(xiǎn)絲的熔斷電流值，電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓、電流值都是指交變電流的有效值(2)求解交變電流的電熱問(wèn)題時(shí)，必須用有效值來(lái)進(jìn)行計(jì)算平均值計(jì)算有關(guān)電量時(shí)只能用平均值[例7]一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖10－1－12所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。

(1)說(shuō)明此刻線圈感應(yīng)電流的方向。(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一

周，柴油機(jī)做多功？

(5)從圖示位置開(kāi)始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中通過(guò)R的電量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？例8．(2011·天津高考)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖10－1－13甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示，則(

)A．t

＝0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零B．t

＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為

311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為

100Hz答案：B例9．(2012·廣東調(diào)研)如圖10－1－14所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖像，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是(

)答案：BCD例10．(2012·張家口模擬)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是

(

)答案：D制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定[例11]如圖10－2－4所示的電路中，變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)n1＝1000匝，次級(jí)線圈有兩個(gè)，匝數(shù)分別為n2＝500匝，n3＝200匝，分別接一個(gè)R＝55Ω的電阻，在初級(jí)線圈上接入U(xiǎn)1＝220V的交變電流。求：(1)兩次級(jí)線圈輸出電功率之比；(2)初級(jí)線圈中的電流。[答案]

(1)25∶4

(2)1.16A答案：AB例121．匝數(shù)比不變的情況3．分析動(dòng)態(tài)問(wèn)題的程序[例13]如圖10－2－8所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定的交流電源，通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù)(圖中電壓表及電流表皆為理想電表)，則下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí)，變壓器輸入功率變大B．當(dāng)滑片c向a端移動(dòng)時(shí)，電流表A1的示數(shù)將減小，電壓表V的示數(shù)不變C．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí)，電流表A2的示數(shù)將變大，電壓

表V的示數(shù)也變大D．滑片c不動(dòng)，將開(kāi)關(guān)S由1擲向2時(shí)，三個(gè)電表A1、A2、V的示數(shù)都變大[答案]

D例14．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖10－2－9甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加解析：由原線圈輸入電壓的變化規(guī)律可知，輸入交變電壓的周期為0.02s，頻率為50Hz，所以副線圈輸出電壓的頻率為50Hz，選項(xiàng)A正確；原線圈輸入電壓的最大值為310V，有效值為220V，根據(jù)變壓公式，副線圈輸出電壓的有效值為22V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由變壓器變流公式知，原、副線圈的電流比只與匝數(shù)比有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)，電阻減小，副線圈輸出電流增大，輸出功率增加，選項(xiàng)D正確。答案：AD2．遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖(如圖10－2－3所示)例15．某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為4kV，通過(guò)理想變壓器后向80km遠(yuǎn)處供電。已知輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ＝2.4×10－8

Ω·m，導(dǎo)線橫截面積為1.5×10－4m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%。求：(1)升壓變壓器的輸出電壓。(2)輸電線路上的電壓損失。答案：(1)8×104V

(2)3.2×103V1．輸電過(guò)程的電壓關(guān)系2．輸電過(guò)程功率的關(guān)系[例16]一小型發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為50kW，輸出電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，兩個(gè)變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為15Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，變壓器本身的損耗忽略不計(jì)，在輸電過(guò)程中電抗造成電壓的損失不計(jì)，求：(1)升壓變壓器副線圈的端電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。[答案]

(1)2500V

(2)6000W

1

(3)10∶1例17．某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW。現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說(shuō)法正確的是

(

)A．輸電線上輸送的電流大小為2.0×105AB．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD．輸電線上損失的功率為ΔP＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻答案：B例18．(2011·新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則(

)解析：直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220V、0.1A。故原線圈中的電壓、電流分別為110V、0.2A。答案：A例20．(2010·天津高考)為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后(

)A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變解析：因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)與輸入電壓U1不變，所以電壓表V1的示數(shù)和電壓表V2的示數(shù)不變，C錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)S閉合后，因?yàn)樨?fù)載電阻減小，故次級(jí)線圈中的電流I2增大，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將增大，但因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)不變，故B錯(cuò)誤，A正確。答案：AD例21．(2012·徐州模擬)發(fā)電機(jī)輸出功率為100