高中物理 专题16 交流电.doc

交流电例1：给额定功率60w、额定电压220v的白炽灯加上如图所示的电压，恰使灯正常发光，则所加电压u0的大小约为 （ c ） a. 220v b. 310v c. 350v d. 440vu0u/vt/10 -3s208028404860解：所加电压的周期为 20 10 -3s = 8ms设电灯的电阻为r，加上图示的电压时的功率为pl，plt2 = (u02 /r)t1 +0 (式中t1 = 8ms t2 =20 ms) 由题意 pl= (u02 /r)t1/t2= u额2 /r =60wu02 = u额2 t2/t 1 =2202 20/8 =1102 10 u0350v 例2:如图是一个理想变压器的电路图，若a、b两点接交流电压u时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为： ( c )n1n2uab a. 5 : 1 b. 1 : 5 c. 4 : 1 d. 1 : 4解：设灯泡正常发光的电流为i，则原、副线圈的电流分别为i和4i，如图示。所以原、副线圈的匝数比为 4 : 1例3.如图所示，abcd是交流发电机的矩形线圈, ab=30cm,bc=10cm, 共50匝, 它在b=0.8t的匀强磁场中绕中心轴oo顺时针方向匀速转动，转速为480r/min,线圈的总电阻为r=1,外电阻为r=3 ,试求:abcdbrva1. 若线圈从图示位置开始计时,沿abcd流动的方向为正方向,画出交流电流的图象.2. 线圈从图示位置转过1/4 转的过程中,电阻r上产生的热量和通过导线截面的电量3.电流表和电压表的读数4.从图示位置转过180过程中的平均感应电动势3.解：从中性面开始计时有 e=e m sin t ，其中em = nb s，=2n=2 480/60=16， em = nbs =60.3v，im = em /（r+r）=15.1a注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad方向，与规定方向相反，为负值。i = - im sin t= -15.1 sin 16t （a）t=2/=1/8 s图线如图示3/16 1/16-15.115.1i / at / s1/80 2. 有效值为转过900的过程中电阻r上产生的热量为q=i2 r t= i2 r t/4=10.7j 感应电流的平均值为转过900的过程中通过导线横截面的电量为3.电流表和电压表的读数i=10.7a4. 求从图示位置转过180过程中的平均感应电动势解：由法拉第电磁感应定律5.6.例4. 如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220v的市电上，向额定电压为1.80104v的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12ma时，熔丝就熔断熔断器（1）熔丝的熔断电流是多大? （2）当副线圈电路中电流为10ma时变压器的输入功率是多大?霓虹灯解：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为u1、u2、i1、i2根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 i1 u1= i2u2当i2=12 ma时，i1 即为熔断电流代人数据，得 i1 =0.98 a (2) 设副线圈中电流为 i2 =10 ma时，变压器的输入功率为p1 根据理想变压器的输入功 率等于输出功率，有p1= i2u2，代人数据，得 p1 =180 w 。练习1.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为u1、u2、u3，电流分别为i1、i2、i3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( ) n2n3n1u1(a) u1:u2n1:n2，u2:u3=n2:n3；(b) i1/i3=n3/n1， i1/i2=n2/n1；(c) i1u1=i2u2i3u3 ； (d) n1i1=n2i2n3i3 。练习2. 如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成.用i1和u1表示输入电流和电压,i2和u2表示输出电流和电压.在下列4种连接法中,符合关系 u1/u2=n1/n2, i1/ i2=n2/n1的有( ) habcdefg(a) b与c相连,以a、d为输入端; f与g相连,以e、h为输出端(b) b与c相连,以a、d为输入端; e与g相连,f与h相连作为输出端(c) a与c相连、b与d相连作为输入端; f与g相连,以e、h为输出端(d) a与c相连、b与d相连作为输入端; e与g相连, f与h 相连作为输出端练习3. 在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（ ）(a)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，但此种方法很有限.(b)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失 的功率(c)损失的功率与输送电压的二次方成反比(d)损失的功率与输电线上的电压降成反比练习4. 如图所示，边长为l,电阻为r的单匝正方形线圈abcd，在磁感应强度为b的匀强磁场中,以cd边为轴以角速度w作匀速转动，转动方向如图, cd边与磁场方向垂直.求:abcdb (1)当它从图示位置转过900的过程中产生的热量(2)当它从图示位置转过900的过程中通过导线横截面的电量(3) ts内外界驱动线圈所做的功 ( t 2p/)练习5. 有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电机输出电压为350v，输电线的电阻为4，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需要电压为220v，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比g=9.8m/s27.练习6、 如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度b=0.20t,oca金属导轨与oa金属直导轨分别在o点和a点接一阻值为r1 =3.0和r2=6.0 体积可忽略的定值电阻,导轨oca的曲线方程为 y=1.0sin(/3 x) (m),金属棒ab平行于y 轴, 长为1.5m,以速度 v=5.0 m/s 水平向右匀速运动（b点始终在ox轴上）,设金属棒与导轨接触良好,摩擦不计,电路中除了电阻r1和r2外,其余电阻均不计，求：（1）金属棒在导轨上运动时r1的最大功率（2）金属棒在导轨上从x=0到x=3m的运动过程中，外力必须做的功r2r1aocx/ my/m1.0bab3.0练习答案：1.acd2.ad3.abc4.