交变电流章复习课

交变电流 章复习课 一 知识梳理 1 1 交变电流的产生 线圈在匀强磁场中绕 交变电流的产生 线圈在匀强磁场中绕 垂直垂直 于磁场的轴匀速转动 于磁场的轴匀速转动 产生按产生按 正弦 规律变化的电流 线圈转至中性面时 穿过线圈的磁通量规律变化的电流 线圈转至中性面时 穿过线圈的磁通量 最大 而感应电动势 而感应电动势 为 0 2 2 表征交变电流的物理量 周期 表征交变电流的物理量 周期T T 频率 频率f f 关系 关系 倒数 峰值 峰值 E Em m I Im m U Um m 有效值 有效值 E E I I U U 3 3 正弦交变电流的变化规律 正弦交变电流的变化规律 瞬时值表达 瞬时值表达 e e E Em msin tsin t i i I Im msin tsin t u u U Um msin tsin t 峰值 峰值 E Em m nBS nBS 正弦交变电流有效值与峰值的关系 正弦交变电流有效值与峰值的关系 E E E Em m I I I Im m U U U Um m 222 4 4 电感电容对交变电流的影响 电感作用 电感电容对交变电流的影响 电感作用 通直流 阻交流通直流 阻交流 电容作用 电容作用 通交流 阻直流 通交流 阻直流 5 5 理想变压器 原理 理想变压器 原理 互感现象互感现象 原副线圈输入输出功率的关系 原副线圈输入输出功率的关系 P P1 1 P P2 2 电压与匝数的关系 电压与匝数的关系 电流与匝数的关系 只有 电流与匝数的关系 只有 1 2 1 2 N N U U 一个副线圈时 一个副线圈时 有多个副线圈时 有多个副线圈时 2 1 1 2 N N I I n n I n n I n n I n 1 3 1 3 2 1 2 n I 6 6 远距离输电 导线上的功率损失 远距离输电 导线上的功率损失 导线上的电压损 导线上的电压损rI2 P 失失RI2 U 二 专题讲练 专题一 交变电流的四值 交变电流的四值是指 瞬时值 峰值 有效值 平均值 1 瞬时值 反映不同时刻交变电流的大小 反映不同时刻交变电流的大小 和方向 正弦交流瞬时值表达式为 和方向 正弦交流瞬时值表达式为 tEe m sin 应当注意必须从中性面开始 应当注意必须从中性面开始 tIi m sin 生活中用的市电电压为生活中用的市电电压为 220V220V 其峰值为 其峰值为 311311 V V 频率为 频率为 5050 H HZ Z 所以 所以 其电压瞬时值的表达式为其电压瞬时值的表达式为u u 311sin314t311sin314t V V 针对练习 1 有一正弦交流电源 电压有效值有一正弦交流电源 电压有效值U U 120V120V 频率为 频率为 f f 50Hz50Hz 向一霓虹灯供电 若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为向一霓虹灯供电 若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为 U U0 0 6060V V 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 2 针对练习 2 交流发电机的线圈从平行磁场的位置开始匀速转动 与交流发电机的线圈从平行磁场的位置开始匀速转动 与 它并联的电压表的示数为它并联的电压表的示数为 14 1V14 1V 那么当线圈转过 那么当线圈转过 30 30 时交流电压的瞬时时交流电压的瞬时 值为值为 20cos30t20cos30t V V 2 峰值 它是瞬时值的 它是瞬时值的 瞬时值瞬时值 值 它反映的值 它反映的 是交变电流大小的变化范围 当线圈平面跟磁感线平行是交变电流大小的变化范围 当线圈平面跟磁感线平行 时 交流电动势最大 时 交流电动势最大 转轴垂直于磁感线 转轴垂直于磁感线 NBSEm 电容器接在交流电路中 则交变电压的峰值不能超过电电容器接在交流电路中 则交变电压的峰值不能超过电 容器的耐压值 容器的耐压值 针对练习 3 一只氖管的起辉电压为一只氖管的起辉电压为 50V50V 把它接在 把它接在u u 5050sin314tVsin314tV 的交变电源上 在一个交变电压的周期内 氖管的发光时的交变电源上 在一个交变电压的周期内 氖管的发光时2 间为 间为 A0 02sA0 02s B B 0 01s0 01s C C 0 015s0 015s D D 0 005s0 005s 3 3 有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的 让 交变电流的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 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 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是 U I 对于非正弦交变电流的有效值以上关系不成立 应根据定义来求 通对于非正弦交变电流的有效值以上关系不成立 应根据定义来求 通 常所说交流电压 电流是用电压表 电流表测得的 都是指常所说交流电压 电流是用电压表 电流表测得的 都是指 用 用 电器上所标电压 电流值也是指电器上所标电压 电流值也是指 在计算交变电流通过导体产生热 在计算交变电流通过导体产生热 量 热功以及确定保险丝的熔断电流时 只能用量 热功以及确定保险丝的熔断电流时 只能用 针对练习 4 通过某电阻的周期性交变电流的图象如图所示 求该交通过某电阻的周期性交变电流的图象如图所示 求该交 变电流的有效值变电流的有效值I I 4 平均值 它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积 它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积 值跟时间的比值 其量值可用法拉第电磁感应定值跟时间的比值 其量值可用法拉第电磁感应定 律律 来求 特殊地 当线圈从中性面转过来求 特殊地 当线圈从中性面转过 9090 度的过度的过NE t 程中 有程中 有 计算平均值切忌用算术平均法即 计算平均值切忌用算术平均法即 m EE 2 求解 平均值不等于有效值 求解 平均值不等于有效值 2 21 EE E 针对练习 5 如图所示 求线圈由图示位置转过如图所示 求线圈由图示位置转过 60 60 角的过程中 通角的过程中 通 过线圈某一横截面的电量 过线圈某一横截面的电量 针对练习 6 交流发电机转子交流发电机转子有有n n匝线匝线 圈 每匝线圈所围面积为圈 每匝线圈所围面积为S S 匀强磁场的磁感应强度为 匀强磁场的磁感应强度为B B 匀速转动的角 匀速转动的角 速度为速度为 线圈内电阻为 线圈内电阻为r r 外电路电阻为 外电路电阻为R R 当线圈由图中实线位置匀 当线圈由图中实线位置匀 速转动速转动 90 90 到达虚线位置过程中 求 到达虚线位置过程中 求 通过通过R R的电荷量的电荷量q q为多少 为多少 R R上产生电热上产生电热Q QR R为多少 为多少 外力做的功外力做的功W W为多少 为多少 专题二 感抗和容抗 统称电抗 1 1 感抗表示电感对交变电流的阻碍作用 其特点是 感抗表示电感对交变电流的阻碍作用 其特点是 通直流 阻交流通直流 阻交流 通低频 阻通低频 阻 高频高频 2 2 容抗表示电容对交变电流的阻碍作用 其特点是 容抗表示电容对交变电流的阻碍作用 其特点是 通交流 隔直流通交流 隔直流 通高频 阻通高频 阻 低频低频 针对练习7 左右两个电路都是从左端输入信号 从右端输左右两个电路都是从左端输入信号 从右端输 出信号 左图中输入的是高频 低频混合的交流信号 要求出信号 左图中输入的是高频 低频混合的交流信号 要求 只输出低频信号 右图中输入的是直流和低频交流的混合信只输出低频信号 右图中输入的是直流和低频交流的混合信 C 1 C 2 号 要求只输出低频交流信号 那么号 要求只输出低频交流信号 那么C C1 1 C C2 2中哪个该用大电容 哪个该用小电容 中哪个该用大电容 哪个该用小电容 左小右大左小右大 针对练习 8 对于如图所示的电路 下列说法正确的是 对于如图所示的电路 下列说法正确的是 A A C C A A 双刀双掷开关 双刀双掷开关 S S 接上部时 灯泡亮度较大接上部时 灯泡亮度较大 B B 双刀双掷开关 双刀双掷开关 S S 接下部时 灯泡亮度较大接下部时 灯泡亮度较大 C C 双刀双掷开关 双刀双掷开关 S S 接下部 同时将电感线圈的接下部 同时将电感线圈的 L L 的铁芯抽出 的铁芯抽出 在抽出的过程中 灯泡亮度变大在抽出的过程中 灯泡亮度变大 D D 双刀双掷开关 双刀双掷开关 S S 接下部 同时将电感线圈的接下部 同时将电感线圈的 L L 的铁芯抽出 的铁芯抽出 在抽出的过程中 灯泡亮度变小在抽出的过程中 灯泡亮度变小 专题三 理想变压器 1 1 理想变压器的电压变化规律为 理想变压器的电压变化规律为 U U1 1 U U2 2 2 2 输入输出功率关系 输入输出功率关系 3 3 只有一个副线圈的 只有一个副线圈的理想变压器的电流变化规律理想变压器的电流变化规律 I I1 1 I I2 2 4 4 变压器的 变压器的 电压决定电压决定 电压 电压 电流决定电流决定 电流 电流 功率决定功率决定 功率功率 变压器的输入功率由输出功率决定 往往用到 变压器的输入功率由输出功率决定 往往用到 即在输入电压确定以 即在输入电压确定以R n Un IUP 2 1 12 111 后 输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比 与原线圈匝数的平方成反比 与副线圈电路的电后 输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比 与原线圈匝数的平方成反比 与副线圈电路的电 阻值成反比 式中的阻值成反比 式中的R R表示负载电阻的阻值 而不是表示负载电阻的阻值 而不是 负载负载 负载负载 表示副线圈所接的用电器的实际功表示副线圈所接的用电器的实际功 率 实际上 率 实际上 R R越大 负载越小 越大 负载越小 R R越小 负载越大 这一点在审题时要特别注意 越小 负载越大 这一点在审题时要特别注意 针对练习 9 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n n1 1 1760 1760 匝 匝 n n2 2 288 288 匝 匝 n n3 3 800 800 0 0 匝 电源电压为匝 电源电压为U U1 1 220V 220V n n2 2上连接的灯泡的实际功率上连接的灯泡的实际功率 为为 36W36W 测得初级线圈的电流为 测得初级线圈的电流为I I1 1 0 3A 0 3A 求通过 求通过n n3 3的负载的负载R R的电流的电流 I I3 3 针对练习 10 在变电站里 经常要用交流电表去监测电网上的强电流 所用的器材叫在变电站里 经常要用交流电表去监测电网上的强电流 所用的器材叫 电流互感器 如下所示的四个图中 能正确反应其工作原理的是电流互感器 如下所示的四个图中 能正确反应其工作原理的是 n2 L n 3 R 220 V n 1 针 对练习 11 如图所示 理想变压器的原 副线圈分别接有相同的白炽灯 原 副线圈如图所示 理想变压器的原 副线圈分别接有相同的白炽灯 原 副线圈 的匝数比为的匝数比为n n1 1 n n2 2 2 1 2 1 电源电压为 电源电压为U U 求 求B B灯两端的电压灯两端的电压U UB B 为多少为多少 针对练习 12 如图 为一理想变压器 如图 为一理想变压器 K K 为单刀双掷开关 为单刀双掷开关 P P为滑动变阻器的滑动触为滑动变阻器的滑动触 头 头 U U1 1为加在原线圈两端的电压 为加在原线圈两端的电压 I I1 1为原线圈中的电流强度 则为原线圈中的电流强度 则 A A 保持保持U U1 1及及P P的位置不变 的位置不变 K K 由由a a合到合到b b时 时 I I1 1将增大将增大 B B 保持保持U U1 1及及P P的位置不变 的位置不变 K K 由由b b合到合到a a时 时 R R消耗的功率减小消耗的功率减小 C C 保持保持U U1 1不变 不变 K K 合在合在a a处 使处 使P P上滑 上滑 I I1 1将增大将增大 D D 保持保持P P的位置不变 的位置不变 K K 合在合在a a处 若处 若U U1 1增大 增大 I I1 1将增大将增大 专题四专题四 远距离输电 远距离输电的示意图如图所示 包括发电机 两台变压器 输电线等效电阻和负载电远距离输电的示意图如图所示 包括发电机 两台变压器 输电线等效电阻和负载电 阻 并按照规范在图中标出相应的物理量符号 一般设两个变压器的初 次级线圈的匝数阻 并按照规范在图中标出相应的物理量符号 一般设两个变压器的初 次级线圈的匝数 分别为 分别为 n n1 1 n n1 1 n n2 2 n n2 2 相应的电压 电流 功率也应该采用相应的符号来表示 相应的电压 电流 功率也应该采用相应的符号来表示 从图中应该看出功率之间的关系是 从图中应该看出功率之间的关系是 P P1 1 P P1 1 P P2 2 P P2 2 P P1 1 P Pr r P P2 2 电压之间的关系是 电压之间的关系是 21 2 2 2 2 1 1 1 1 UUU n n U U n n U U r 电流之间的关系是 电流之间的关系是 21 2 2 2 2 1 1 1 1 III n n I I n n I I r AAAA 零线零线 火线火线 火线火线 零线零线 零线零线 火线火线 零线零线 火线火线 A C D 可见其中电流之间的关系最简单 可见其中电流之间的关系最简单 中只要知道一个 另两个总和它相等 因中只要知道一个 另两个总和它相等 因 21 III r 此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口 此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口 输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的 分析和计算时都必须用输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的 分析和计算时都必须用 而不能用 而不能用 rIUrIP rrrr 2 r U Pr 2 1 针对练习 13 在远距离输电时 要考虑尽量减少输电线上的功率损失 有一个坑口电在远距离输电时 要考虑尽量减少输电线上的功率损失 有一个坑口电 站 输送的电功率为站 输送的电功率为P P 500kW 500kW 当使用 当使用U U 5kV 5kV 的电压输电时 测得安装在输电线路起点和的电压输电时 测得安装在输电线路起点和 终点处的两只电度表一昼夜示数相差终点处的两只电度表一昼夜示数相差 48004800 度 求