1、本 章 整 合,思考并回答下列问题: 本章知识可分为三个单元。第一单元:交变电流的产生和描述交变电流的物理量;第二单元:电感和电容对交变电流的影响;第三单元:变压器和远距离输电。,1.思考关于“交变电流的产生和描述交变电流的物理量”学习的内容。正确填写下图。,答案:大小和方向都变化的电流 最大 零 零 最大 两 两 e=Emsin t 最大值、频率、周期 如果交变电流和直流分别通过同一电阻,在相同的时间内所消耗产生的焦耳热相同,则此直流的数值就叫交变电流的有效值,2.思考关于“电感和电容对交变电流的影响”学习的内容。正确填写下图。答案:自感系数 交变电流的频率 通直流,阻交流;通低频,阻高频
2、电容 交变电流的频率 通交流,隔直流;通高频,阻低频,3.思考关于“变压器和远距离输电”学习的内容。正确填写下图。,专题一,专题二,专题三,专题四,专题一 交变电流“四值”的计算和应用 1.研究电容器的耐压值时,用峰值(最大值)。 2.研究交变电流做功、功率及产生的热量时,用有效值。 3.研究交变电流某一瞬间的电流、电压、功率等,用瞬时值。 4.研究交变电流通过导体截面的电荷量时,用平均值。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题1】如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 ,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,角速度为
3、=2 rad/s,外电路电阻R=4 ,求:(1)转动过程中感应电动势的最大值。 (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行) 转过60时的瞬时感应电动势。 (3)由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势。 (4)交流电压表的示数。 (5)转动一周外力做的功。 (6)由图示位置转过60的时间内通过R的电荷量为多少?,专题一,专题二,专题三,专题四,解析:(1)感应电动势的最大值Em=NBS=1000.50.122 V=3.14 V。 (2)转过60时的瞬时感应电动势e=Emcos 60=3.140.5 V=1.57 V。 (3)转过60角过程中产生的平均感应电动势,专题一,专题二,专题三,专
4、题四,答案:(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.8 J (6)0.087 C,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练1传统的自行车发电机内部电路如图甲所示,驱动轴一端与自行车车轮相连,另一端连接条形永久磁铁,车轮转动过程中,驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动,发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正负尖峰电压分别为Um和-Um。两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为t,发电机线圈匝数为n。以下判断正确的是( ),专题一,专题二,专题三,专题四,专题一,专题二,专题三,专题四,答案:C,专题一,专题二,专题三,专题四,专题二 交
5、变电流图象的应用 1.交变电流的变化在图象上能很直观地表示出来,例如右图所示可以判断出产生这种交变电流的线圈是垂直于中性面位置时开始计时的,表达式应为e=Emcos t,图象中A、B、C时刻线圈的位置A、B为中性面,C为线圈平面平行于磁场方向。2.在图象中可由纵轴读出交变电流的最大值,由横轴读出交变电流的周期或线圈转过的角度=t。 3.由于穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势随时间变化的函数关系是互余的,因此利用这个关系也可以讨论穿过线圈的磁通量的问题。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题2】 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。产生的交流电动势随时间变化
6、的规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )A.t=0.01 s时穿过线框的磁通量最小,D.电动势瞬时值为22 V时,线圈平面与中性面的夹角为45,专题一,专题二,专题三,专题四,解析:由图象知,t=0.01 s时,感应电动势为零,则穿过线框的磁通量,22 V时,代入瞬时表达式,则有线圈平面与中性面的夹角为45,D正确。 答案:D,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练2(多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流,其电动势的变化规律如图线a所示,当调整线圈转速后,电动势的变化规律如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )A.从图线可算出
7、穿过线圈磁通量的最大值 B.线圈先后两次转速之比为23 C.在图线a和b中,t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零,专题一,专题二,专题三,专题四,答案:AD,专题一,专题二,专题三,专题四,专题三 变压器基本规律的应用 解决变压器问题的几种思路 1.原理思路,2.电压思路,3.功率思路 理想变压器的输入、输出功率关系为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副线圈时,P1=P2+P3+。 4.电流思路,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题3】一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中
8、电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则 ( ),专题一,专题二,专题三,专题四,答案:A,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练3一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( )A.2 B.3 C.4 D.5,专题一,专题二,专题三,专题四,答案:B,专题一,专题二,专题三,专题四,专题四 远距离输电 【例题4】 交流发电机两端电压是220 V,输出功率为4 400 W,输
9、电导线总电阻为2 。试求:(1)用户得到的电压和功率各多大?输电损失功率多大? (2)若发电机输出端用110的升压变压器升压后,经同样输电导线输送,再用101的降压变压器降压后供给用户,则用户得到的电压和功率又是多大?,专题一,专题二,专题三,专题四,由U=U用+IR得:用户得到的电压为U用=U-IR=220 V-20 2 V=180 V 由P=P用+I2R得:用户得到的功率为P用=P-I2R=4 400 W-202 2 W=3 600 W 输电损失功率为P损=I2R=2022 W=800 W。,专题一,专题二,专题三,专题四,(2)输电线路示意图如图所示 根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得:,用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率,即 答案:(1)180 V 3 600 W 800 W (2)219.6 V 4 392 W,
