交流电复习剖析.ppt

知识结构 交变电流 表达式 图像 特征量 产生 变压器 电压关系 功率关系 电流关系 远距离输电 第4讲交变电流的产生 图像和表达式 考点1交变电流及其产生 描述交变电流的物理量 电流 恒定电流 强弱和方向都不随时间改变 直流电 交变电流 强弱和方向都随时间周期性变化 交流电 例题 下列各图属于交流电的有 e 0 t A e 0 t B e 0 t C e 0 t D ABC 一 交变电流的产生 交变电流的产生 交流电动机的基本结构 磁极 电枢 转子 N S 中性面V B 最大 t 0 二 正弦交流电的函数表达式和图像 1 交流电的变化规律和表达式 线圈平面从 B位置开始转过了 t时 导线切割磁感线的速度是 V rCos t t B 若N B S 等已知 则电动势 m V r m NBS 公式 NBS sin t msinwti Imsinwt 图形 2 交变电流是按正 余 弦规律变化的 叫做正弦 或余弦 电流 3 变化规律 1 每经中性面 电流方向改变一次 2 每一周期 电流方向改变两次 3 4 当线圈平面与磁场方向平行时 感应电动势最大 当线圈平面与磁场方向垂直时 中性面 感应电动势最小 表达式 三 交流电的描述 周期 完成一个周期性变化所用的时间 符号 T单位 秒频率 交流电在1s内完成周期性变化的次数 符号 f单位 赫兹 Hz T 1 ff 1 T 中国交流电 f 50HZT 0 02S T e i t o 变化状态完全相同的两点间的时间 t 为一个周期 T 四 描述交变电流的 四值 1 瞬时值 反映不同时刻交流电的大小和方向 反映的是交流电大小的变化范围 电容器的耐压值对应的是峰值 也叫最大值 2 峰值 3 平均值 计算电量只能用平均值 4 有效值 让交流电和直流电通过相同阻值的电阻 如果他们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一直流电叫做这个交流电的有效值 关于有效值的说明 1 通常所说照明电路的电压是220v 指的是交流的有效值 2 各种使用交流的电器设备的铭牌上所标的额定电流和额定电压的数值都是它的有效值 3 交流电压表和电流表所测的数值也是有效值 4 如果没有特别说明 一般说到交流的电动势 电压 电流时 指的都是有效值 5 当交流电的规律是正弦或余弦时 10 10sin5t 例2 如图所示 单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中作匀速转动 其轴线OO 与磁感线垂直 已知匀强磁场的磁感应强度为B 1T 线圈面积等于0 1m2 线圈每分钟转12转 若从中性面开始计时 则线圈中产生的感应电动势的瞬时表达式为 A e 12 sin120 tVB e 24 sin120 tVC e 0 04 sin0 4 tVD e 0 4 sin2 tV C 例3 一线圈在匀强磁场中匀速转动 每分钟转240转 已知这线圈平面在转至跟磁场平行时的电动势是2V 求 1 写出电路中电流瞬时值的表达式 2 这线圈平面从中性面开始 在s末的电动势是多大 3 如果线圈电阻是0 5 负载电阻是1 5 则此刻电流是多少 E 2Sin8 t V 1V0 5A 作业 基础行 P2041 2P2041 2P2079 10 考点2 交变电流的图像 一 从图像上读出的物理量是峰值及周期 可以推导角速度及频率 二注意图像的初始条件 例4 07北京17 电阻R1 R2交流电源按照图1所示方式连接 R1 10 R2 20 合上开关后S后 通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示 则A 通过R1的电流的有效值是1 2AB R1两端的电压有效值是6VC 通过R2的电流的有效值是1 2AD R2两端的电压有效值是6V B 基础行 P205真题5 例5 08年高考山东卷理综20 图1 图2分别表示两种电压的波形 其中图1所示电压按正弦规律变化 下列说法正确的是A 图l表示交流电 图2表示直流电B 两种电压的有效值相等C图1所示电压的瞬时值表达式为u 311sinl00 tVD 图1所示电压经匝数比为10 l的变压器变压后 频率变为原来的 C 基础行 P205真题2 五年高考 P1462 例6 08年高考宁夏卷理综19 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 D 基础行 P205真题1 五年高考 P1463 例7 07四川15 如图所示 矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动 当线圈平面转到与磁场方向平行时A 线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B 线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C 线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同 都是a b c dD 线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力 A 基础行 P205真题3 例8 05天津16 将硬导线中间一段折成不封闭的正方形 每边长为l 它在磁感应强度为B 方向如图的匀强磁场中匀速转动 转速为n 导线在a b两处通过电刷与外电路连接 外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光 电路中除灯泡外 其余部分的电阻不计 灯泡的电阻应为 2 l2nB 2 P 2 l2nB 2 P l2nB 2 2P l2nB 2 P B 基础行 P206真题7 作业 基础行 P2061 4 8P20711 12 例9 如图5 15所示 单匝面积为S的矩形线圈 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动 角速度为 线圈自身电阻为r 负载电阻为R 线圈由图示位置转动90 的过程中 1 线圈产生的平均电动势 2 通过电阻R上的电量 3 电阻R上产生的焦耳热 4 外力所做的功是多少 例9 如图5 15所示 单匝面积为S的矩形线圈 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动 角速度为 线圈自身电阻为r 负载电阻为R 线圈由图示位置转动90 的过程中 1 线圈产生的平均电动势 2 通过电阻R上的电量 解1 线圈转过900过程的时间 平均电动势 解2 通过电阻R上的电量 例9 如图5 15所示 单匝面积为S的矩形线圈 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动 角速度为 线圈自身电阻为r 负载电阻为R 线圈由图示位置转动90 的过程中 3 电阻R上产生的焦耳热 4 外力所做的功是多少 解1 线圈产生的最大电动势 则电流的有效值 电阻R上产生的焦耳热 4 由功和能的关系 外力所做的功 作业 活页 P2194 10P22013 第5讲理想变压器远距离输电 考点1变压器 原线圈 副线圈 n1 n2 一 理想变压器的构造 作用 原理及特征 认识变压器 原线圈与电源连接的线圈 副线圈与负载连接的线圈 3 变压器的符号 二 理想变压器的电压与匝数的关系 1 电压关系 在原线圈 E1 n1 1 t 在次线圈 E n2 t 忽略线圈电阻E1 U1E U2 忽略磁感线的漏损 1 1 所以 理想变压器 2 电流关系 P1 U1I1P2 U2I2 P1 P2 理想变压器 1 变压器能否改变直流电压 2 是高压线圈的导线粗还是低压线圈的导线粗 3 对理想变压器而言 在输入电压不变的情况下 怎样增大输出电压 怎样增大输出电流 4 若副线圈有2个 或以上 则电压关系 V1 V2 N1 N2仍成立但电流关系I1 I2 N2 N1不成立n1I1 n2I2 n3I3 思考与讨论 三 几种常见的变压器 1 自耦变压器2 调压变压器 U2n2 3 互感器 1 电压互感器思考 上面的匝数比下面的多 是随意画的吗 2 电流互感器 思考后说出它的工作原理 并找出错误之处 3 钳形电流表 基础行 P210真题3 作业 基础行 P2081 3P2091 3 作业评讲 活页 P22014 考点2变压器动态分析问题的思路程序 副线圈输出电压U2 副线圈输出电流I2 分析交流电路的变化应注意 1 原线圈上的输入电压通常可认为不变 2 副线圈的输出电压仅由原线圈电压和匝数比决定 与副线圈的负载变化无关 3 任何情况下 必须满足关系式P入 P出 例10 如图所示 变压器为理想变压器 初级有a b两个接点 次级向负载R供电 三只电表均为交流电表 S为单刀双掷开关 原来S与a接通时 各电表均有一示数 当S与b接通后 各电表的示数变化情况是 A A1 A2和V的示数都增大B A1 A2和V的示数都变小C A1 A2的示数增大 V的示数变小D A1 A2的示数变小 V的示数增大 A 变式 用理想变压器给纯电阻负载供电时 用下列哪些方法可以增大变压器的输入电流A 增加原线圈的匝数B 增加副线圈的匝数C 在副线圈上多并联一些电阻D 使绕制线圈的导线改粗些 答案B C 09江苏6 如图所示 理想变压器的原 副线圈匝数比为1 5 原线圈两端的交变电压为氖泡在两端电压达到100V时开始发光 下列说法中正确的有A 开关接通后 氖泡的发光频率为100HzB 开关接通后 电压表的示数为100VC 开关断开后 电压表的示数变大D 开关断开后 变压器的输出功率不变 五年高考 P1451 AB 09四川理综17 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 R1 20 R2 30 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 02HzB 原线圈输入电压的最大值为200VC 电阻R2的电功率约为6 67WD 通过R3的电流始终为零 五年高考 P1452 C 作业 活页 P2211 4 7 8P22211 12 例12 如图所示 A B C D是四个相同的白炽灯 都处于正常发光状态 则图中ab cd两端电压U1与U2之比是A 3 1B 4 1C 3 2D 2 1 U1 B U I1 U2 I2 U损 U用 I3 R线 U3 考点3 远距离输电 提问 输送的原则是什么 电能损失主要有哪些方面 怎样减少输电线上热损 远距离输电电路结构如图 U3 U2 U线 U3 I2R线 U3 P1 P线 P2 I22R线 P3 例13 09年广东物理 9 图为远距离高压输电的示意图 关于远距离输电 下列表述正确的是A 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输电过程中的电能损失越小D 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好 五年高考 P1455 ABD 09年山东卷 19 某小型水电站的电能输送示意图如下 发电机的输出电压为200V 输电线总电阻为r 升压变压器原副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原副线匝数分别为n3 n4 变压器均为理想变压器 要使额定电压为220V的用电器正常工作 则A B 五年高考 P1454C 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 AD 祝同学们春节快乐 2 有一条河流 河水流量为4米3 秒 落差为5米 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350伏 输电线的电阻为4欧 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220伏 求所用的升压 降压变压器上原副线圈的匝数比 变压器为理想变压器 输电线路如图所示 1 812 1 在做 测定金属的电阻率 的实验中 若待测电阻丝的电阻约为5 要求测量结果尽量准确 备有以下器材 A 电池组 3V 内阻l B 电流表 0 3A 内阻0 0125 C 电流表 0 0 6A 内阻0 125 D 电压表 0 3V 内阻4k E 电压表 0 15V 内阻15k F 滑动变阻器 0 20 允许最大电流lA 滑动变阻器 0 2000 允许最大电流0 3A 开关 导线 上述器材中应选用的是 只填写字母代号 某同学采用了下左图所示的部分电路测量电阻 则测量值比真实值偏 选填 大 或 小 根据测量数据得到的伏安特性曲线如下右图所示 图中MN段向上弯曲的主要原因是 ACDFGH 6分 小 3分 时间长电阻发热 温度升高 电阻增大 3分 9分 待测电阻RX 阻值约为25k 在测其阻值时 备有下列器材 A 电流表 量程100 A 内阻2k B 电流表 量程500 A 内阻300 C 电压表 量程10V 内阻100k D 电压表 量程50V 内阻500k E 直流稳压电源 15V 允许最大电流1A F 滑动变阻器 最大阻值1k 额定功率1W G 电键和导线若干 电流表应选 电压表应选 2 B C 分压 内接 在虚线框中画出测量电阻RX阻值的电路图 根据电