高二物理选修3.2-第五章交变电流知识点总结.doc

第五章 交变电流5.1 交 变 电 流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次三、交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）四、交流电的图像 五、交变电流的种类课堂练习5.2描述交变电流的物理量复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。 (二)正弦交流电的产生及变化规律 1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。 2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。角频率：线圈在磁场中转动的角速度 二、峰值和有效值3.有效值 定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。4.正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。 1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 2、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。小结1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。2、频率：一秒内完成周期性变化的次数。3、最大值（峰值）： Em Um m 4、瞬时值： u i e5、有效值： E U I （1）定义：根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。2.3电感和电容对交变电流的影响在直流电路中，影响电流和电压关系的只有电阻，而在交流电路中影响电流和电压关系的除了电阻，还有电感和电容通过电感和电容对交变电流影响的分析讨论，我们可以进一步认识到交流与直流的区别一、交变电流能够通过电容器 实验电路如图所示，将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗S接直流电源时，灯泡不亮；S接交流电源时，灯泡发光1实验表明直流不能通过电容器，而交流能够“通过”电容器2对电容器“隔直流、通交流”的理解 电容器的两极板间用绝缘介质隔开，因此直流不能通过 电容器接上交流电源时，自由电荷并未通过极板间的绝缘介质，只是在交变电压的作用下，电容器交替地进行充、放电，电路中有了电流，表现为交流“通过”了电容器二、电容器对交变电流的阻碍作用1电容器对交流有阻碍作用2容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗，用X表示3影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率.电容越大，频率越高，容抗越小4实际应用P49 隔直电容器通交流、隔直流 旁路电容器通高频、阻低频三、电感对交变电流的阻碍作用 1电感对交变电流有阻碍作用2感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用XL表示3成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感电动势，自感电动势是阻碍电流变化的4影响感抗的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率，电感越大，频率越高，感抗越大5实际应用： 低频扼流圈通直流、阻交流 高频扼流圈通低频、阻高频5.4 变压器一、变压器的构造问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？理想变压器如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。无铜损、铁损、磁损变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 六、有多个副线圈的理想变压器的问题一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得:课堂练习一台理想变压器原线圈匝数n11100匝,两个副线圈的匝数分别是n260匝,n31200匝.若通过两个副线圈中的电流分别为I210A,I35A,求原线圈中的电流.( 6 A )如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流I1。第五章 第五节电能的输送一、输电线上的功率损失 设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为： 2减少输电线上功率损失的方法 （1）减小输电线的电阻R 减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L来减小R减小电阻率r：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料增大导线的横截面积S，这要多消耗金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难（2）减小输电电流 I 提高输电电压U ：在输送功率P 一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施 功率关系二、输电线路上的电压损失电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U的差值，称为输电线路上的电压损失，DU U U ，如图所示：2造成电压损失的因素 （1）输电线电阻造成电压损失 DUIR（2）输电线感抗和容抗造成电压损失3减小输电线路上电压损失的方法 （1）减小输电线电阻R 对高压输电线路效果不佳 （2）减小输电电流I在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施 目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV 和330kV, 在少数地区已开始采用500kV的超高压送电。 目前世界上正在试验的最高输电电压是1150kV。 大型发电机发出的电压，等级有 10.5kV、13.8kV、15.75kV、18.0kV。例：发电机输出电压220V ，输出功率44kW， 每条输电线电阻0.2，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经10：1的降压变压器降压后供给用户， 则用户得到的电压和电功率各是多少？140V, 28KW 219.2V, 43.84KW思考：有一台内阻为1的发电机，供给一所学校照明电路，如图，升压变压器的匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线总阻为R=4，全校共22个班，每班有“220V,40w”的灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，讨论：1）发电机的输出功率多大？2）发电机的电动势多大？3）输电效率是多少？4）若使用灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？小结：输电导线上功率损失DPI2R ，电压损失DUIR. 提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效途径 电网输电12