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交变电流复习课交变电流复习课高二物理组高二物理组 1.知知 识识 网网 络络交交变变电电流流交变电流的产生及其变化规律交变电流的产生及其变化规律描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量最大值最大值瞬时值瞬时值有效值有效值周期、频率周期、频率交流电路交流电路电感、电容的作用电感、电容的作用变压器变压器远距离输电远距离输电2.交变电流：交变电流：大小和方向都随时间做大小和方向都随时间做周期性变化周期性变化的电流的电流简称：交流（简称：交流（AC AC）直流电流：直流电流：方向不随时间变化方向不随时间变化的电流的电流 （DCDC）一、交变电流的概念一、交变电流的概念3.二、交变电流的产生二、交变电流的产生4.第一特殊位置：第一特殊位置：S SB中性面特点：中性面特点：2 2、导体边不切割磁感、导体边不切割磁感线，线，所以，所以，e=0，i=01 1、磁通量最大、磁通量最大=maxmax注意：电流方向前后不同，注意：电流方向前后不同，即方向改变，一周电流方即方向改变，一周电流方向改变两次向改变两次中性面中性面5.特点：特点：2 2、导体边垂直切割磁感线，、导体边垂直切割磁感线，电动势最大电动势最大1 1、磁通量为最小，、磁通量为最小，=0=0第二特殊位置：第二特殊位置：SB6.1、正弦交变电流的图象、正弦交变电流的图象eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律7.三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律2 2、交变电流的变化规律、交变电流的变化规律感应电动势感应电动势:e=nBse=nBssinsint=t=Emsint (从中性面开始计时从中性面开始计时)e=nBse=nBscoscost=t=Emcost (从从BS开始计时开始计时)加倍后，电动势变为加倍后，电动势变为 e=nBs2sin2tEm=NBS=Nm电流：电流：I Im m=E=Em m/R/R总总 i=e/R总总 8.知识延伸：以下几种情况若知识延伸：以下几种情况若B B、N N、S S、相同，则相同，则E Em m相同：相同：9.5.2 5.2 表征交变电流的物理量表征交变电流的物理量10.一、描述电流变化快慢的物理量一、描述电流变化快慢的物理量一、描述电流变化快慢的物理量一、描述电流变化快慢的物理量 1 1周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间2 2频率：频率：1s1s内交变电流完成周期性变化的次数内交变电流完成周期性变化的次数我国工农业及生活用电的周期为我国工农业及生活用电的周期为0.02s0.02s，频率为，频率为50Hz50Hz，电流方向每秒改变，电流方向每秒改变100100次次 如转动如转动90，t=T/4=/211.二、描述交变电流大小的物理量二、描述交变电流大小的物理量二、描述交变电流大小的物理量二、描述交变电流大小的物理量 线圈旋转到与磁场平行时，电动势最大值：线圈旋转到与磁场平行时，电动势最大值：2 2 2 2、最大值、最大值、最大值、最大值(峰值峰值峰值峰值)：1 1 1 1、瞬时值、瞬时值、瞬时值、瞬时值0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值12.3 3 3 3有效值有效值有效值有效值 交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫该交流的有效值。生相等热量的直流电的数值，叫该交流的有效值。13.3 3 3 3有效值有效值有效值有效值（1 1）定定义义：使使交交变变电电流流和和直直流流通通过过相相同同阻阻值值的的电电阻阻，如如果果它它们们在在相相等等时时间间内内产产生生的的热热量量相相等等，就就把把这这一一直直流流的的数数值值叫叫做做这这一一交变电流的有效值交变电流的有效值（热效应相同）（热效应相同）（2 2）说明：）说明：交交变变电电流流的的有有效效与与电电流流的的方方向向无无关关，计计算算电电功功和和热热量量必必须须用用有有效值效值有效值一般在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值有效值一般在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值通通常常所所说说的的交交流流电电压压、电电流流值值，交交流流电电表表的的测测量量值值，用用电电器器铭铭牌牌上上所所标标数数值值，计计算算交交流流电电通通过过导导体体产产生生的的热热量量、发发热热功功率率、保险丝的熔断电流等，都指的是保险丝的熔断电流等，都指的是有效值有效值。14.(4)(4)一般用电器上标注的额定值是一般用电器上标注的额定值是有效值有效值，而电容器，而电容器上标注的是上标注的是最大值最大值4 4 4 4平均值：平均值：平均值：平均值：计算通过某导体截面的计算通过某导体截面的电量电量电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。(3)(3)正弦（或余弦）正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间交变电流有效值与最大值之间的关系的关系正弦交流电正弦交流电0-T/4的平均值的平均值E=2Em/我国生活用电电压为我国生活用电电压为220V220V，峰值为：，峰值为：电压的瞬时表达式：电压的瞬时表达式：u=311sin314tu=311sin314t（V V）15.5.3 5.3 电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响16.一、电感对交变电流的阻碍作用一、电感对交变电流的阻碍作用感抗感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素）影响感抗大小的因素自感系数越大、交流的频率越高，线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。感抗越大。特性：特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频通直流、阻交流；通低频、阻高频17.2.容抗容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素）影响容抗大小的因素 电容越大，交流的频率越高电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍，电容器对交流的阻碍作用就越小，作用就越小，容抗越小容抗越小。特性：特性：通交流、隔直流，通高频、阻低频通交流、隔直流，通高频、阻低频18.5.4 变压器变压器19.1、示意图示意图(1)闭合铁芯闭合铁芯 (2)原线圈原线圈(初级线圈初级线圈)(3)副线圈副线圈(次级线圈次级线圈)一、变压器的构造一、变压器的构造原原原原线线线线圈圈圈圈副副副副线线线线圈圈圈圈铁芯铁芯U1U2 n1n220.2、符号、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘21.互感现象互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理原原原原线线线线圈圈圈圈副副副副线线线线圈圈圈圈铁芯铁芯铁芯铁芯U1U2 n1n2 0ett1t2t3t422.三、理想变压器三、理想变压器没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器输入功率等于输出功率输入功率等于输出功率P入入P出出23.1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压端电压 跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比正比四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律24.理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率U1I1=U2I2四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律原副线圈的原副线圈的电流电流 跟它们的跟它们的匝数匝数成成反比反比此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器知识拓展：变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，知识拓展：变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制可用较细的导线绕制低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制制25.特别提醒：负载电阻负载电阻R R表示负载电阻的阻值；表示负载电阻的阻值；“负载负载”表示副表示副线圈所接的用电器的实际功率。线圈所接的用电器的实际功率。在同一电压下，在同一电压下，R R越大，负载越小；越大，负载越小；R R越小，负载越越小，负载越大。大。负载电阻决定功率和电流，负载电阻越小，功率和负载电阻决定功率和电流，负载电阻越小，功率和电流越大。电流越大。26.解决有多个副线圈的理想变压器的问题解决有多个副线圈的理想变压器的问题27.1 1、变压器只能改变、变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流2 2、理想变压器：理想变压器：3 3、理想变压器的、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：5.4 变压器变压器 小结小结P入入P出出28.在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。29.远距离高压送电远距离高压送电1、输电线上的功率损失2、输电线的电压损失U=U2-U3=I 2R线3、输电效率30.1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 。tiABCDA B DA六、课堂练习六、课堂练习31.2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内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律如图所示，下面说法中正确的是()()：A.A.T T1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B.T T2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.C.T T3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。为最大。D32.3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）A A电流在一个周期内电流方向改变两次电流在一个周期内电流方向改变两次B B电流的有效值是最大值的倍电流的有效值是最大值的倍C C因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同值与平均值相同D D若正弦交变电流的最大值是若正弦交变电流的最大值是10A10A，则它的最小值，则它的最小值是是-10A-10A AB 4、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，、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（大值和周期分别变为（）A400V，0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s D200V,0.08sB B33.5 5、一个电阻接在、一个电阻接在10V10V的直流电源上，它的发热功率的直流电源上，它的发热功率是是P P，当接到电压为，当接到电压为u=10sintVu=10sintV的交流电源上，它的交流电源上，它的发热功率（的发热功率（）A A0.25P B0.25P B0.5P C0.5P CP DP D2P2PB B6 6、如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交、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？变电流的有效值是多大？5A34.7 7、图为一交流随时间变化的、图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值图像，求此交流的有效值 8、电路两端的交流电压电路两端的交流电压u=Umsin314t(V)，在，在t=0.005s时的时的电压为电压为10V，则此时接在电路两端的电压表读数是，则此时接在电路两端的电压表读数是_V35.9 9、如图所示，矩形线圈的匝数为、如图所示，矩形线圈的匝数为n n，线圈面积为，线圈面积为S S，线，线圈内阻为圈内阻为r r，在磁感应强度为，在磁感应强度为B B的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕OOOO轴轴以角速度以角速度匀速转动，外电路电阻为匀速转动，外电路电阻为R R。在线圈由图示。在线圈由图示位置转过位置转过9090的过程中，求：的过程中，求：(1)(1)通过电阻通过电阻R R的电量的电量q q；(2)(2)电阻电阻R R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q Q36.10.10.如图所示，线圈的面积是如图所示，线圈的面积是0.050.05，共有，共有100100匝；线匝；线圈电阻为圈电阻为11，外接电阻，外接电阻R R99，匀强磁场的磁感应强，匀强磁场的磁感应强度为度为B B1 1TT，当线圈以，当线圈以300r/min300r/min的转速匀速旋转时，的转速匀速旋转时，求：求：(1)(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应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；电动势的瞬时表达式；(2)(2)线圈转过线圈转过1 130s30s时电动势的瞬时值多大；时电动势的瞬时值多大；当当t t1 130s30s时，电动势的瞬时值时，电动势的瞬时值37.(3)(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。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动势的有效值为电流表的示数电流表的示数电压表的示数电压表的示数(4)(4)线圈每转过一周，外力所做的功。线圈每转过一周，外力所做的功。38.11、如图所示，当交流电源的电压（有效值）、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率、频率f50Hz时，三只灯时，三只灯A、B、C的亮度相同的亮度相同（L无直流电阻）。无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为）将交流电源的频率变为f100Hz，则，则（）（2）将电源改为）将电源改为U220V的直流电源，则的直流电源，则（）AA灯比原来亮灯比原来亮 BB灯比原来亮灯比原来亮 CC灯和原来一样亮灯和原来一样亮 DC灯比原来亮灯比原来亮 AC BC39.1212远距离输电线路的示意图如图所示，若发电远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是的是 （）A A升压变压器的原线圈中的电流保持不变升压变压器的原线圈中的电流保持不变B B降压变压器的输出电压升高降压变压器的输出电压升高C C降压变压器的输出电压降低降压变压器的输出电压降低D D输电线上损耗的电功率减小输电线上损耗的电功率减小 发电机升压变压器 降压变压器 用户 输电线C40.13、理想变压器原、副线圈的匝数比、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速直线运动切割磁感线时,图中电流表图中电流表A1的的示数示数12mA,则电流表则电流表A2的示数为的示数为()A3mA B0 C48mA D与负载与负载R的值有关的值有关B41.14、一台理想变压器原线圈、一台理想变压器原线圈的匝数为的匝数为4400匝匝,与与220V的电源相的电源相连连,当副线圈接入额定电压为当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时的灯泡时,能够正常发光能够正常发光.则变压器则变压器副线圈的匝数为副线圈的匝数为()A、36匝匝 B、72匝匝 C、720匝匝 D、1440匝匝C42.15.如图所示，一理想变压器给负载供电，已知如图所示，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触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率入功率P 变化情况正确的是变化情况正确的是 A、V1、V2不变，不变，A1增大，增大，A2减小，减小，P 增大增大 B、V1、V2不变，不变，A1、A2增大，增大，P 增大增大 C、V1、V2不变，不变，A1、A2减小，减小，P 减小减小 D、V1不变，不变，V2 增大，增大，A1减小，减小，A2增大，增大，P 减减小小A1A2RV1V2u43.