交变电流.doc

精品文档1、交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。 方向随时间变化是交流电的最主要特征。2、 直流电是指方向不随时间作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定， 而产生波形。恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电。 3、交流电的产生 （1）平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按 正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。 （2）中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的 磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次。4、正弦式交流电的变化规律： 若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。 图像如图所示： 5、描述交流电的大小的物理量： 瞬时值：瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向。 最大值（峰值）：变化过程中所能达到的最大值表征交流电强弱的物理量。 有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平 均效果。让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生 的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。 各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。 6、周期和频率是用来表示交流电变化快慢的物理量： 交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz），与周期成倒数关系。日常生活中的交流电的频率一般为50赫兹。 周期是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（s）。周期越长，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的大小和方向都随时间变化。7、 在交流电中i=Imsin（t+）中的（t+）叫做相位（位相角）。它表 征函数在变化过程中某一时刻达到的状态。是t=0时的位相，叫初相。8、 不同的交流发电机向同一电网供电，相位差必须为零。否则会使输电效率 降低，甚至损坏输电设备。9、电感对交变电流的阻碍作用： 演示实验：把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上， 再把它们接到交流电源上。实验中取直流电源的电压与交流电压的有效值 相等。 实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡暗些。 实验表明电感对交变电流有阻碍作用。 交流电通过电感线圈时，电流时刻在改变，电感线圈中必然产生自感电动势，阻碍电流的变化，使灯泡变暗。 电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗表示。 实验：调换电感不同的线圈、改变交变电流的频率。 实验表明：线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的 阻碍作用越大。 感抗是由自感现象引起的，线圈的自感系数L越大，自感作用就越大，因而感抗越大；交流电的频率f越高，电流的变化率越大，自感作用也越大，因而感抗越大。10、扼流圈有两种：（1）低频扼流圈； （2）高频扼流圈；（1）低频扼流圈： 构造：线圈绕在铁芯上，匝数多（几千甚至超过一万），自感系数很大。 即使交变交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。 由于线圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小。 通直流、阻交流。（2）高频扼流圈： 线圈有的绕在圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十。这种线圈自感系数小，这种线圈对高频交变电流的阻碍作用较大。低频交变电流的阻碍作用较小， 对直流的阻碍作用更小。 通低频、通直流，阻高频。11、电容器对交变电流的阻碍作用： 演示实验：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它 们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况。实验现象：接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮了。 说明了直流电不能够通过电容器，交流电能够“通过”电容器。 当交流电路中接入电容器时，由于极板的电压作周期性变化，电容器的带电量也会周期性的增大或减小。当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流； 当电压降低时，电容器放电，电荷从极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。 实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质。 电容对交流阻碍作用的大小用容抗表示。 实验：改变电容值 ，改变交流频率 现象：电容越大，灯泡越亮；交流频率越高，灯泡越亮； 实验表明：电容器电容越大、交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就 越小，容抗越小。 电容器具有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特点. 12、变压器的构造及原理 （1）构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈 组成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。 （2）工作原理： 原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产 生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成 闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁 通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现 象叫互感现象。变压器工作的物理基础就是利用互感现象。13、理想变压器 （1）铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。 （2）线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。 （3）铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。 （4）原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。14、原、副线圈中的电压、电流关系。 功率关系：P1=P2。 15、远距离输电 （1）远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上电能的热损耗。 （2）减少远距离输电过程中电能损失的方法：若输电功率为P，输电电压为 U，输电线电阻为R，则输电线上热损耗P损=I2R，要减少能量损失，有 小和增大S的办法减小R，但作用有限；另一是减小输电电流I，在输电功率P一定的情况下， 电压可减少输电电流，减少输电线能量损失，提高输电功率。1、如图所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串 联，然后再并联到220V、50Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电 压不变，将交变电流的频率提高到60Hz，则发生的现象是 （ ） A、三灯亮度不变 B、三灯均变亮 C、L1不变、L2变亮、L3变暗 D、L1不变、L2变暗、L3变亮2、 如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小（如L=1mH，C=200pF），此电 路的重要作用是 （ ） A、阻直流通交流，输出交流 B、阻交流通直流，输出直流 C、阻低频通高频，输出高频交流 D、阻高频通低频，输出低频交流和直流3、线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，下列错误的是 （ ）A在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C在B时刻到D时刻线圈转过的角度为弧度D若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电 流的方向改变100次4、如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重 合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效 值I= 。线框从中性面开始转过的过程中，通过导 线横截面的电荷量q= 5、 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线 圈内阻为5.0，则外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则 （ ）A.电压表的示数为220V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J6、将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图 所示下列说法正确的是 （ ） A电路中交变电流的频率为0.25 Hz B通过电阻的电流为A C电阻消耗的电功率为2.5 W D用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V7、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,穿过线圈的磁通量随时间变 化的图象如图所示,则下列说法中正确的是 ( )At=0时刻,线圈平面与中性面垂直Bt=0.01 s时刻,的变化率最大Ct=0.02 s时刻,交流电动势达到最大D该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示8、处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸 面并与ab垂直.在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外 运动.若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间 t变化的图线是 ( )9、 如图所示,把电阻、电感线圈、电容器并联接到某一交流电源上,三个电流表的示数相 同.若保持电源电压不变,而将频率加大,则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是( )A.I1=I2=I3 BI1I2I3 CI2I1I3 DI3I1I210、 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分 来实现的,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方 便且体积小.某电子调光灯经调整后电压波形如图所示,则灯泡两端的电压为 ( )AUm BUmCUm DUm11、一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则 （ ） A流过电阻的电流是20 A B与电阻并联的电压表的示数是100V C经过1分钟电阻发出的热量是6103 J D变压器的输入功率是1103W12、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R120，R230，C为 电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则 （ ） A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 V C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零13、 如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起 点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 （ ）14、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时 间呈正弦函数关系，如图所示。此线圈与一个R10的电阻构成闭合电路，不计电路 的其他电阻。下列说法正确的是 （ ） A交变电流的周期为0.125s B交变电流的频率为8Hz C交变电流的有效值为A D交变电流的最大值为4A15、如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO与磁 场边界重合，线圈按图示方向匀速转动（ab向纸外cd向纸向）.若从图所示位置开始计 时，并规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象 是图中的哪一个 （ ）16、 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固 定轴转动，线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所 示.发电机内阻r=5.0 ，外电路电阻R=95 .已知感应电动势的最大值Em=nm， 其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计) 的读数.11-1-2117、 如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝, 线圈电阻r=1 ,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,角速度=2 rad/s,外 电路电阻R=4 .求： (1)转动过程中感应电动势的最大值; (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60角时的瞬时感应电动势; (3)由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势; (4)交流电压表的示数; (5)转动一周外力做的功.18、 如图所示，线圈的面积为，线圈共匝，其电阻为，外接电 阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速 转动时，试求 若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。 线圈转动时感应电动势的瞬时值多大？ 电路中电压表和电流表的示数各是多大？ 从中性面开始计时，转动的过程中，通过电 阻的电荷量为多少？19、如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，则这三个线圈 的匝数比应为 （ ） A123； B231 C321； D21320、甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中，如图所示。已知两 变压器负载电阻的阻值之比为R甲：R乙=2：1，设甲变压器原线圈两端的电压为U甲， 副线圈上通过的电流为I/甲；乙变压器原线圈两端的电压为U乙，副线圈上通过的电流 为I/乙。则以下说法正确的是： AU甲=U乙，I/甲=I/乙； BU甲=2U乙，I/甲=2I/乙； CU甲=U乙，I/甲=I/乙； DU甲=2U乙，I/甲=I/乙。21、 发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电 阻为10 .若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求： （1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. （2）画出此输电线路的示意图. （3）用户得到的电功率是多少？22、 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电，副线圈 接入“220V，60W”灯泡一只，且灯泡正常发光则 （ ）A A电流表的示数为AB电源输出功率为1200WC电流表的示数为AD原线圈端电压为11V23、如图所示理想变压器原副线圈匝数比n1n2=41,当导体棒ab向右匀速切割磁感线 时电流表A1的读数是12 mA,则副线圈中电流表A2的读数为 ( )A.3 mA B.48 mA C.与R阻值无关 D.024、如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯灯泡相同,且都是“220 V 40 W”.当灯泡所消耗的功率都调至20 W时,哪种台灯消耗的功率最小 （ ）25、 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最