交变电流单元复习课ppt课件.ppt

交变电流 1 L2 交变电流的产生和描述 一 交变电流 1 交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 简称交流电 2 正弦交流电 随时间按正弦规律变化的电流 其图象为正弦或余弦曲线 二 交变电流的产生 1 产生 闭合矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时 闭合线圈中就有交流电产生 线圈平面与磁感线垂直位置开始计时 e Emsin t i Imsin t u Umsin t Em NBS 2 2 中性面 与磁场方向垂直的平面 特点 线圈通过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量的变化率为零 感应电动势为零 线圈平面每次转过中性面时 线圈中感应电流方向改变一次 线圈转动一周两次通过中性面 故一周里线圈中电流方向改变两次 3 正弦交流电的图象 从中性面开始计时 通过线圈的磁通量及交流电路中电动势 电流 路端电压随时间变化如图 3 三 描述交变电流的物理量 1 瞬时值 反映不同时刻交流电的大小和方向 表达式 e Emsin ti Imsin tu Umsin t 我国生活中用的市电电压为220V 其最大值为频率为50Hz 电压的瞬时表达式 u 311sin314t V 交流发电机在工作时的电动势为e Emsin t 若将其线圈的转速提高为原来的两倍 则其电动势表达式变为 A e Emsin t 2 B e 2Emsin t 2 C e Emsin 2 t D e 2Emsin 2 t 如图所示 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 则下列说法中正确的是 A t 0时刻线圈位于中性面B t1时刻 交流电改变方向C t2时刻 线圈的交流电动势最大D t1 t2时间内 线圈的交流电动势在增大 4 有一正弦交流电源 电压最大值Um 120V 频率为f 50Hz向一霓虹灯供电 若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0 60V 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象 一个按正弦规律变化的交流电流 如图所示 根据图像可以知道A 该交流电流的频率是0 02HzB 该交流电流的有效值是0 14AC 该交流电流的瞬时值表示式为i 0 20sin0 02tAD 在t T 8 T是周期 时刻 该电流的大小与其有效值相等 5 2 最大值 也叫峰值 它是瞬时值的最大者 它反映的是交流电大小的变化范围 当线圈平面跟磁感线平行时 交流电动势最大 Em NB S 把一电容器C接在220V的交流电路中 为了保证电容不被击穿 电容器C的耐压值是多少 3 平均值 不能用算术平均法即 E E1 E2 2来计算 在计算感应电量时必须要用平均值 平均值不等于有效值 如图所示 求线圈由图示位置转过90 角的过程中 通过线圈某一横截面的电量 线圈的面积为S 电阻为R 6 4 有效值 有效值是根据电流的热效应规定的 让交流和直流通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是 通常所说的交流电压 电流值 交流电表的测量值 用电器铭牌上所标数值 计算交流电通过导体产生的热量 发热功率 保险丝的熔断电流等 都指的是有效值 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右 求该交流电的有效值I 7 要点再现 8 交流发电机转子有n匝线圈 每匝线圈所围面积为S 匀强磁场的磁感应强度为B 匀速转动的角速度为 线圈内电阻为r 外电路电阻为R 当线圈由图中位置匀速转动60 求 此时发电机的电动势为多少 电路中的电流为多少 R两端的电压为多少 在此过程中通过R的电荷量q为多少 R上产生电热QR为多少 外力做的功W为多少 发电机的输出功率为多少 闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动 线圈中产生的交变电动势的瞬时值表达式为e 311sin 314t V 则此交流电的峰值为 有效值为 周期为 频率为 9 四 感抗和容抗 1 感抗表示电感对交变电流的阻碍作用 特点 通直流 阻交流 通低频 阻高频 2 容抗表示电容对交变电流的阻碍作用 特点 通交流 隔直流 通高频 阻低频 在图所示的电路中 如果交变电流的频率增大 1 2和3灯的亮度变化情况是 A 1 2两灯均变亮 3灯变暗B 1灯变亮 2 3两灯均变暗C 1 2灯均变暗 3灯亮度不变D 1灯变暗 2灯变亮 3灯亮度不变 10 变压器 远距离输电 一 理想变压器 1 理想变压器的构造 作用 原理及特征 构造 两组线圈 原 副线圈 绕在同一个闭合铁芯上构成变压器 作用 在输送电能的过程中改变电压 原理 利用了电磁感应现象 特征 变压器只能改变交变电压 2 理想变压器的理想化条件及其规律 原线圈两端加交变电压U1 电磁感应 忽略原 副线圈内阻 铜损 忽略铁芯中的漏磁 铁损 U1 E1 U2 E2 11 对理想变压器有 P入 P出 即 只有一只副线圈时I1U1 I2U2 存在多只副线圈时I1U1 I2U2 I3U3 n1I1 n2I2 n3I3 注意 变压器的输出电压由输入电压决定 变压器的输入功率由输出功率决定 副线圈中所接电阻常称为负载电阻 负载 则为电阻消耗的功率 12 注意 变压器原线圈中磁通量发生变化时 通常在闭合的 口 字形铁芯中 t相等 但当遇到 型变压器时有 1 t 2 t 3 t 注意 变压器原线圈中磁通量发生变化时 通常在闭合的 口 字形铁芯中 t相等 但当遇到 型变压器时有 1 t 2 t 3 t 13 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1 1760匝 n2 288匝 n3 8000匝 电源电压为U1 220V n2上连接的灯泡的实际功率为36W 测得初级线圈的电流为I1 0 3A 求通过n3的负载R的电流I3 14 3 解决变压器问题的常用方法 变压器原 副线圈的电压之比为U1 U2 n1 n2 当变压器有多个副绕组时U1 n1 U2 n2 U3 n3 思路1 电压思路 思路2 功率思路 理想变压器的输入 输出功率为P入 P出 即P1 P2 当变压器有多个副绕组时P1 P2 P3 思路3 电流思路 由I P U知 对只有一个副绕组的变压器有I1 I2 n2 n1 当变压器有多个副绕组时n1I1 n2I2 n3I3 15 思路4 变压器动态问题 制约思路 电压制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定时 输出电压U2由输入电压决定 即U2 n2U1 n1 可简述为 原制约副 电流制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定 且输入电压U1确定时 原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定 即I1 n2I2 n1 可简述为 副制约原 负载制约 变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定 P2 P负1 P负2 变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定 I2 P2 U2 总功率P总 P线 P2 16 动态分析问