广东省惠州市惠东县安墩中学物理 2 交变电流复习课件 粤教版选修32 .ppt

交变电流 1 交变电流 电流的大小和方向都做周期性的变化 这种电流叫交变电流 简称交流 如图所示 2 交变电电流的产生和变化规律 1 产生 在匀强磁场中 绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是正弦交变电流 2 规律 中性面的特点 线圈平面与磁感线垂直 磁通量最大 感应电动势最小为零 感应电流为零 线圈经过中性面时 电流方向发生改变 变化规律 交变电流瞬时值的表达式 电动势 电压 电流 正弦交变电流的图象 5 2描述交变电流的物理量 1 交变电流的最大值 1 交变电流的最大值与线圈的形状 转动轴的位置无关 2 某些电学元件 电容器 晶体管等 的击穿电压指的是交变电压的最大值 2 交变电流的有效值 1 有效值是利用电流的热效应定义的 即如果交流电通过电阻时产生的热量与直流电通过同一电阻在相同时间内产生的热量相等 则直流电的数值就是该交流电的有效值 2 正弦交变电流的有效值 3 通常说的交变电流的电压 电流以及交流电表的读数 保险丝的熔断电流的值 都是指交变电流的有效值 此外求解交变电流的电热问题时 必须用有效值来进行计算 3 交变电流的周期 频率 角速度 1 周期t 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 2 频率f 1s内完成周期性变化的次数 3 角速度 1s内转过的角度 4 三者关系 我国民用交变电流的周期t 0 02s 频率f 50hz 角速度 100 rad s 5 2描述交变电流的物理量 例1 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e随时间t的变化如图所示 下面说法正确的是 a t1时刻通过线圈的磁通量为零b t1时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大c t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d 每当电动势e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 bd 例2 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示 由图可知 a 该交流电的电压瞬时值的表达式为u 100sin 25t vb 该交流电的频率为25hzc 该交流电的电压的有效值为100vd 若将该交流电压加在阻值r 100 的电阻两端 则电阻消耗的功率为50w bd 例3 如图是一个正弦交变电流的i t图象 根据这一图象 写出该交流电的瞬时值表达式 i 2sin5 t a 例4 如图所示 表示某交流电的电流随时间的变化图象 则该电流的有效值为多少 例5 如图 矩形线圈面积为s 匝数为n 线圈电阻为r 在磁感强度为b的匀强磁场中绕oo 轴以角速度 匀速转动 外电路电阻为r 求 写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式 如果线圈从图示位置开始计时 写出电动势的瞬时表达式 当线圈由图示位置转过900的过程中 电阻r上所产生的热量 当线圈由图示位置转过900的过程中 通过电阻r的电荷量 em nbs e nbs cos t q r n2b2s2 4 r r 2 q nbs r r 5 3电感和电容对交流的影响 电感是 通直流 阻交流 通低频 阻高频 电容是 通交流 隔直流 通高频 阻低频 5 4变压器 1 变压器的构造 2 变压器的工作原理在原 副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象 互感现象是变压器工作的基础 3 理想变压器磁通量全部集中在铁芯内 变压器没有能量损失 输入功率等于输出功率 1 电压跟匝数的关系 2 功率关系 例1 如图所示 理想变压器原线圈匝数为n1 两个副线圈匝数分别为n2和n3 且n1 n2 n3 4 2 1 输入电压u1 16v r1 r2 10 则输入的电流i1大小是 0 5a 例2 如图所示为一理想变压器 原线圈的输入电压u1 3300v 副线圈的输出电压u2 220v 绕过铁心的单匝导线的电压表的示数为u0 2v 则 原 副线圈的匝数各是多少 当s断开时 a2的示数i2 5a 那么a1的示数是多少 当s闭合时 a2的示数将如何变化 a1的示数如何变化 1650110 1 3 都增大 例4 当远距离高压输送一定电功率时 输电线上损耗的功率与电路中的 a 输送电压的平方成正比b 输送电压的平方成反比c 输电线中电流的平方成正比d 导线中电流的平方成反比 例3 如图 用理想变压器给变阻器r供电 设输入交变电压不变 当变阻器r上的滑动触头p向上移动时 图中四只电表的示数和输入功率p变化情况是v1 v2 a1 a2 p bc 不变 不变 减小 减小 减小 例5 一台发电机输出的电功率为100kw 输出电压为250v 先欲向远处输电 若输电线总电阻为8 要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5 要向用户输送220v电压 求 1 试画出这次输电线路的示意图 2 输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少 3 用户得到的电功率是多少 n1 n2 1 16n3 n4 190 11 p用 95kw 例6 如图 从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区 如果两次拉出的速度之比为1 2 则两次线圈所受外力大小之比f1 f2 线圈发热之比q1 q2 通过导线截面的电量q1 q2之比分别为 a f1 f2 2 1 q1 q2 2 1 q1 q2 2 1b f1 f2 1 2 q1 q2 1 2 q1 q2 1 1c f1 f2 1 2 q1 q2 1 2 q1 q2 1 2d f1 f2 1 1 q1 q2 1 1 q1 q2 1 1 图2 b 例7 如图所示 两根足够长的直金属导轨mn pq平行放置 两导轨间距为l m p两点间接有阻值为r的电阻 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上 并与导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场方向垂直斜面向下 导轨和金属杆的电阻可忽略 让ab沿导轨由静止开始下滑 导轨和金属杆接触良好 不计它们之间的摩擦 1 由向方向看到的装置如图所示 请在此图中画杆下滑过程中某时刻的受力示意图 2 在加速下滑过程中 当杆的速度大小为v时 求此时杆中的电流及其加速的大小 3 求在下滑过程中 杆可以达到的速度最大值 例8 如图 在水平平行放置的两根光滑长直导电轨道mn与pq上 放着一根直导线ab ab与导轨垂直 它在导轨间的长度为20cm 这部分的电阻为0 02 导轨部分处于方向竖直向下的匀强磁场中 磁感应强度b 0 20t 电阻r 0 08 其他电阻不计 ab的质量为0 01kg 1 打开开关s ab在水平恒力f 0 01n的作用下 由静止沿轨道滑动 求经过多长时间速度才能达到10m s 2 上述过程中感应电动势随时间变化的表达式是怎样