第五章交变电流

1、第五章 交变电流一、学习目标1交变电流知道交变电流的概念。能应用电磁感应原理，了解交流发电机产生交变电流的过程。知道正弦交变电流的大小和方向随时间作周期性变化。2描述交变电流的物理量能根据交流电的特征，会用函数表达式和图像描述交变电流。知道交变电流和电压的最大值、瞬时值和有效值及其关系。知道描述交流电的周期与频率，知道我国供电线路交变电流的周期和频率。3电感和电容对交变电流的影响通过实验，了解电容器在电路中起隔断直流电，导通交变电流的作用。定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道电容越大起阻碍作用就越小。通过实验，了解电感器在电路中对稳恒直流电的导通作用，也能通过交变电流。定性了解电感器对交变

2、电流有阻碍作用，知道电感越大起阻碍作用就越大。4变压器通过实验，探究变压器的电压与匝数的关系。理解变压器的原理，能应用电磁感应的知识分析变压器的原理。知道理想变压器，能用能量的观点分析实际变压器中有哪些能量损耗。知道生活和生产中常见的变压器及其应用。5电能的输送了解从“发电站变电站住宅”的输电全过程，了解其中的部分过程。能画出发电、输电、用电的流程图。通过实验和理论分析，认识远距离输电时，采用高压输电可减小输电线上的电能损耗。知道输电线的电能损耗与输送电压的关系。二、知识梳理三、学法指导1本章学习方法概述本单元的内容包括三部分：第一部分是交变电流，包括交变电流的概念、产生、描述的物理量和描述方

3、法；第二部分是简单交流电路，包括电感的概念、电感对交变电流的作用，电容的概念、电容对交变电流的作用；第三部分是变压器和电能的输送，包括变压器的原理，变压器的电压比和电流比跟变压器线圈匝数的关系，输电线路上的电能损耗。对交流电的产生及其规律，要能够根据电磁感应的切割式推导出交变电流瞬时值表达式，在此基础上理解交流电的最大值的概念。对于交流电的有效值概念，要从等效的观点去理解，即让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，在同一时间内它们产生的热量相等，就把这一直流电的数值(电压值和电流值)叫做这一交流电的有效值。电感器和电容器对电路有着特殊的阻碍作用，电感线圈在电路中能通直流电、阻碍交流电的作用，交流电

4、的频率越高，对电流的阻碍作用越大。电容器在电路中起通交流电、隔直流电的作用，交流电的频率越高，容抗的作用就越小。对于电感器和电容器对电路的阻碍作用要通过实验加深理解。对于变压器的工作原理，要从法拉第电磁感应定律去理解。不计线圈电阻、不计铁芯漏磁的变压器称之为理想变压器。对于变压器的电压与线圈匝数之间的关系，要通过实验探究发现、归纳出它们之间的关系。对于远距离输电，重在理解高压输电的原理。输电的电能损耗其原因是因为输电线有电阻，输电线损耗的功率为P损I2R线，为减少输电线上的损耗，主要途径是减小输电线上的电流。在发电厂输出功率一定的情况下，根据P出IU出可知，升高输送电压可以减小输电导线损失功率

5、。这一部分内容的学习应加强分析推理的练习。2典型例题分析例1 如图51所示，一个N匝矩形线圈abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向如图所示。当线圈以角速度w 绕中心轴OO转动时，在线圈中就会产生感应电动势和感应电流。请根据电磁感应的知识，推导出感应电动势的表达式。图51分析与解答：线圈以角速度w 绕中心轴OO转动时，bc、ad边不切割磁感线，不产生感应电动势；ab、cd边切割磁感线产生感应电动势。为便于分析和理解，我们画出沿着中心轴OO方向看的俯视图，如图52所示。图52从磁感线与线圈平面垂直时开始计时，经过时间t后，转过角度为q ，则q w t。ab边切割磁感线产生的感应电动势为A

6、bNBlabv1NBlabvsinq NBlabw locsinq cd边切割磁感线产生的感应电动势为ecdNBlcdNBlcdsinq NBlcdw lobsinq 线圈中的感应电动势为eeabecdNBlabw (loclob)sinq NBlablbcw sinw t设线圈的面积为S，则线圈转动过程中产生的感应电动势为eNBSw sinw t学法点拨：(1)正确理解交变电流的概念。电流的大小和方向都随时间作周期性变化，这样的电流叫做交变电流。如果交变电流按正弦规律变化，这种交变电流叫做正弦式交变电流。(2)理解描述交变电流的几个概念。当线圈平面与磁场垂直时，如图52所示，q 90

7、6;，sin90°1，此时感应电动势的值最大，叫做感应电动势的最大值，即EmNBSw 。感应电动势随时间变化过程中，某一时刻的电动势叫做瞬时值，它的表达式为eEmsinw t。若线圈给外电阻R供电，设线圈内阻为r，则感应电流的最大值Im为感应电流i的瞬时值为iImsinw tR两端电压的瞬时值为uUmsinw tR两端电压的最大值为正弦式交变电流的电动势、电流和电压随时间变化规律如图53所示。若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，得到的是余弦曲线。图53(3)对线圈转动过程中穿过线圈平面的磁通量的变化规律的理解。我们知道，线圈每转过一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈

8、中无电流通过的时刻(或者说穿过线圈的磁通量最大的时刻)。由于线圈转过一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转过一周的过程中改变两次。通常把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。线圈转至中性面时，虽然磁通量最大，但磁通量的变化率却最小，大小等于零(导体不切割磁感线)。线圈垂直于中性面时，虽然磁通量等于零，但是磁通量的变化率却最大。例2 图54所示为两种交变电流的图象，其中乙为正弦交变电流。已知两种交变电流的最大值相同，将它们连接到阻值相同的电阻上(电阻值不随温度改变)，则电阻消耗的电功率之比为( )图54A11BC21D41分析与解答：交流电有效值的意义在于，在相同的时间

9、内，交变电流i通过电阻R时产生的热量与恒定电流I通过电阻R产生的热量相等，将I称为交变电流i的有效值。计算交变电流通过电阻消耗的功率要用交流电的有效值计算，在甲图中，由于在一个周期内电压的正最大值等于电压的负最大值，所以，电压的有效值就等于它的最大值，即UUm；在乙图中，交流电按正弦规律变化，其电压的有效值等于最大值的分之一。先求出甲、乙图中交变电压的有效值，再利用PU2/R求出电阻消耗的功率。在甲图中在乙图中，电压的有效值为，则所以本题答案：C。学法点拨：(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流电的

10、数值叫做这一交流电的有效值。对于正弦交变电流最大值和有效值，它们之间的关系是UmU有，对于其他的交变电流没有这样的关系。(2)对有效值概念的理解要注意有三个相同：一是相同阻值的电阻，二是相同的通电时间，三是产生相同的热量。(3)交变电流通过电阻过程中产生热量的计算。对于非正弦交变电流通过某一负载电阻产生热量的计算有两种方法，第一种方法，在有限的周期内可以“分段计算，累加求和”，第二种方法，利用交变电流的有效值计算热量。下面通过实例分别加以说明：图55所示为一交流电随时间变化的图像，此交流电通过的电阻R10W，在t5.0s时间内产生的热量为多少?图55第一种方法，“分段计算，累加求和”。由图55

11、可知，此交变电流的周期为0.2s，在00.1s内，最大电流为5A，其产生的热量为Q152×10×0.1J25J；在0.10.2s内，最大电流为10A，其产生的热量为Q2102×10×0.1J100J；此交变电流在一个周期内产生的热量为Q'Q1Q2125J此交变电流在5.0s内(有25个周期)产生的热量为Q25Q'3125J第二种方法，利用交变电流的有效值计算热量。如图55所示，在一个周期内，该交变电流通过电阻R产生的热量为Q，则52R×0.1102R×0.112.5R又Q'I2RTI2R×0.2所以，

12、I2.5A，即该交流电的有效值为2.5，此交变电流在5.0s内产生的热量为QI2Rt(2.5)2×10×5.0J3125J。说明，在计算交变电流通过电阻产生热量时，若通电时间是交变电流周期的整数倍，两种计算方法结果一致；若通电时间不是交变电流周期的整数倍，两种计算方法结果有差别，通电时间越短差别越大，通电时间越长，差别越小，所以在计算较长时间产生的热量时，可以用有效值的方法，这种方法比较简便。例3 在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级。我们采用图56所示电路，其中方框a、b

13、中应选择的元件是( )图56Aa是电容较大的电容器，b是低频扼流圈Ba是电容较大的电容器，b是高频扼流圈Ca是电容较小的电容器，b是低频扼流圈Da是电容较小的电容器，b是高频扼流圈分析与解答：因为电容具有通高频、阻低频的作用，在a处应当让绝大部分的高频成分流过，所以在a处加电容器且电容应较大，不过仍有少量的高频成份会到达下一级。电感线圈具有通低频、阻高频的作用，所以需在b处加一电感线圈，阻碍高频成份的通过，因而b处应采用高频扼流圈。本题答案：B。学法点拨：(1)电感器对交变电流有阻碍作用，感抗是表示电感器对交变电流阻碍作用大小的物理量。它的大小跟线圈的自感系数和交变电流的频率有关。进一步研究表

14、明，若用XL表示感抗，L表示线圈的自感系数，f表示交变电流的频率，则感抗XL2pfL，感抗的单位是欧姆，在交变电流中类似于一个电阻。感抗在电路中的作用是通直流电、阻交流电，交流电的频率越高，对电流的阻碍作用越大。所以，通常情况下电感的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”。(2)电容器对交变电流有阻碍作用，容抗是表示电容器对交变电流阻碍作用大小的物理量。它的大小跟电容器的电容和交流电的频率有关，进一步研究表明，若用XC表示容抗，C表示电容器的电容，f表示交流电的频率，则有容抗，容抗的单位是欧姆，在交变电路中也类似于一个电阻。电容器在电路中的作用是通交流电、隔直流电，交流电的频率越高，容抗的作

15、用就越小。所以，通常情况下电容器的作用是“通交流、阻直流，通高频、阻低频”。利用电容与电感的特点进行综合分析时，需要对它们各自的特点非常熟悉，这样才能准确地解决问题。例4 如图57所示，一理想变压器的原线圈匝数n11000匝，副线圈匝数n2200匝，交流电源的电动势E311sin100ptV，电阻R88W，电流表和电压表对电路的影响可忽略不计，则( )图57AA1的示数为0.10ABV1的示数为311VCA2的示数为0.75ADV2的示数为44V分析与解答：在讨论变压器的相关问题中，电流表或电压表的示数均指交变电流的有效值。根据原、副线圈电压之比与匝数之比相等求出副线圈两端电压，进而根据欧姆定

16、律求出通过副线圈的电流，最后由原、副线圈电流之比与匝数成反比求出通过原线圈的电流。由题意可知，Em311V，所以由得根据欧姆定律得而,本题答案：AD。学法点拨：我们在学习变压器及其应用时要注意搞清楚以下几个问题：(1)我们在分析变压器的原理时，认为副线圈两端的电压U2等于副线圈上产生的感应电动势E2。这个结论是在什么条件下能成立？变压器中的副线圈事实上充当了电源，其上的电压实际上是电动势，所以我们在分析副线圈所形成的电路时，要区分内外电压，外电压就是负载两端的电压。根据闭合电路的欧姆定律EUIr可知，在副线圈电阻不计情况下，副线圈两端的电压U2等于副线圈上产生的感应电动势E2。正是在这一条件下

17、，才推导出理想变压器电压比与线圈匝数比相等的关系。推导过程如下：我们知道，通过每一线圈的磁通量的变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律，,设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，则有，所以有，即原、副线圈两端的输入电压和输出电压与线圈的匝数成正比。若考虑副线圈的电阻，就要区分开副线圈两端的电压和电源电动势，我们看下面的问题：变压器原线圈接交变电压，副线圈由粗、细圆环按如图58方式连接。已知细环电阻是粗环电阻的2倍，图示连接处a、b两点的电压为1.2V。若把粗环、细环位置对换，则ab两点间的电压为多少?图58变压器工作时副线圈上的电压实际上指的是感应电动势，据此可求出副线圈中的感应电动势E2，然

18、后根据闭合电路的欧姆定律求此副线圈中的电流I2，进而求出路端电压Uab。设原线圈两端电压为U，原线圈的匝数为n，当细环在内、粗环在外时有如下关系，则，因为R细2R粗，所以而Uab1.2V，故U3.6nV当细环在外，粗环在内时，同理可得把U3.6n代入上式可得，2.4V所以，把粗环、细环位置对换后，ab两点间的电压为2.4V。(2)电流表、电压表的读数或通常所说的电流或电压指的是有效值，最大值，还是瞬时值?在讨论变压器的相关问题中，电流表、电压表的读数和通常说的电流或电压均指交变电流的有效值。(3)在变压器工作过程中，原线圈中的电流大小和输入功率的大小是由哪些因素决定的?变压器工作时，通常认为原

19、线圈两端的电压(输入电压U1)是一定的，而原线圈中电流的大小随副线圈回路所接负载的增减而变化。负载增多时，负载电阻减小，副线圈中的电流I2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大，原线圈中的电流I1也增大。反之亦然。变压器工作是典型的“用多少，给多少”，正如自来水厂供水一样。例5 促进西部大开发的一个重要保障是解决能源问题，西部具有丰富的水力资源。一个小型水电站的河水流量为4m3/s，水流下落的高度为5m。若该水电站发电机组的总效率为50，取g10m/s2。求：(1)发电机组的输出功率；(2)设发电机的输出电压为350V，输电线的电阻为4W，要使输电线上损耗的电功率不超过输出电功率的5，

20、在用户需用电压220V时，所用升压变压器和降压变压器线圈的匝数之比各是多少。分析与解答：水流发电是水的重力势能转化为水的动能，进而转化为电能。在计算发电机的功率时，需要先计算出水重力做功的功率，然后根据发电效率求出发电机的输出电功率。在计算升压变压器和降压变压器线圈的匝数之比各是多少时，可先求出通过原、副线圈的电流比，升压变压器原线圈中的电流可通过电站的输出功率和输出电压计算，即I1P出/U1；输电线中的电流由输电线损耗的功率求出，即这里需要注意的是，I0既是通过升压变压器的输出电流，又是通过降压变压器的输入电流。降压变压器的输出电流可由用户功率和输出电压求出，用户功率等于发电机的输出功率与输

21、电线损失功率之差。通过用户输电线的电流IP用/U用。(1)利用水的机械能发电，每秒流水量为4m3，水的落差为5m，水推动发电机叶轮的功率为PrVght/trVgh发电机的输出功率为P出P×501.0×105W。(2)输电的工作原理如图59所示：图59输电线上损耗的电功率为P损P出×55×103W，由P损得输电线上的电流对于理想的升压变压器，P输出I1U1根据对于理想的降压变压器，P用P输出P损1.0×105W5×103W9.5×104W由P用UI得，根据升压变压器原、副线圈匝数之比为49400，降压变压器原、副线圈匝数之比为

22、95077。学法点拨：对于利用变压器进行电能输送，要注意以下两点：(1)在没有变压器的电能输送过程中，要注意区别输送电压、线路上的电压降和用户的电压，它们之间的关系是：U输送U用U损。由此可以知道，它们之间的电功率关系：P输送P用P损。(2)在有变压器的电能输送中，求升压比或降压比，以电流或电压作为突破口，而P用P输送P损及PUI两式往往是求解电流或电压的一种手段。四、练习题第一节 交变电流1线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则( AB )A当线圈位于中性面时，感应电动势为零B当线圈位于中性面时，感应电流方向将改变C当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中的感应电流也为零D当线圈转过一周时，感应

23、电动势方向改变一次2如图510所示，一个单匝矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，ad边长为l2，在磁感应强度为B的磁场中绕OO轴以角速度w (从图中所示位置开始)匀速转动，则线圈两个输出端的感应电动势为( C )图510ABCD3有一台交流发电机，其产生的电动势e10314tV。当发电机的转速增加为原来的2倍，其他条件不变时，则其电动势的瞬时表达式为( B )Ae10314tVBe20628tVCe10628tVDe20314tV4线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在t0时感应电动势为零，在t0.3s时，感应电动势达到最大值为6V。已知线圈转动周期大于0.3s，则t0.4s时，感

24、应电动势的可能值为(AD )A0VB6VC3VD3V5一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变化的规律如图511所示，下列说法正确的是( D )图511At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大6矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°角的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势的比值为( B )Ap/2B2/pC2pDp7矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时

25、间的变化规律如图512所示，则下列结论正确的是( CD )图512A在t0.1s和t0.3s时电动势最大B在t0.2s和t0.4s时电动势改变方向C电动势的最大值是157VD在t0.4s时磁通量变化率最大，其值为3.14Wb/s8如图513矩形线圈有n匝，转动时穿过线圈的磁通量的最大值为m。若线圈转动的角速度为w ，则线圈中产生的感应电动势的峰值Em_。图5138 nw m 9一个面积为S的单匝矩形线圈，在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e随时间t的关系如图514所示，感应电动势的最大值和周期可由图中读出，则磁感应强度B_；在时刻，线圈平面与磁感线方向的夹角等

26、于_。图514 910闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至于磁场平行时的电动势为2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的的表达式为e_V；电动势的峰值为_V；从中性面起经，交流电动势的大小为_V。102sin8pt，2，1 11如图515所示，矩形线圈abcd绕轴OO在匀强磁场中匀速转动，转速n360r/min。若已知ab20cm，bc10cm，线圈匝数N20，磁感应强度B2.0T，求：图515(1)转动过程中的最大电动势Em；(2)从中性面开始计时，电动势瞬时值的表达式；(3)从图中所示位置开始转过90°过程中的平均电动势。 11(1)30V；

27、(2)e30sin12ptV；(3)19.2V12有一电子元件，当其两端电压高于220V导电，低于220V则不导电。已知家庭电路的正弦电流的电压随时间变化规律为u220sin100ptV，若将电子元件接入电路中，则它在交流电的一个周期内导电几次?导电时间为多少秒?图51612电子元件在一个周期内导电2次，导电时间为0.01s第二节 描述交变电流的物理量1下面关于交变电流的说法中，正确的是( A )A交变电流的最大值不一定等于有效值的倍B交流电流表和电压表的示数表示交变电流的瞬时值C交流电器设备上所标的电流和电压值都是最大值D交变电流的方向每个周期内改变一次2在相同的时间内，某正弦交流电通过一阻

28、值为100W的电阻产生的热量，与一电流为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则(AC )A此交流电电流的有效值为3A，最大值为3AB此交流电电流的有效值为3A，最大值为6AC电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为300VD电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为600V3某交流发电机产生的感应电动势与时间的变化关系如图517所示，则感应电动势的有效值和周期分别为( D )图517A100V，4sB100V，4sC50V，4sD50V，0.04s4在(3)题中，如果其他条件不变，使线圈转速加倍则交流电动势的最大值和周期分别为(B )A400V，0.02sB200V，0.0

29、2sC400V，0.08sD200V，0.08s5一电热器接在10V直流电压上，消耗的功率为P，当把它接在一正弦交变电压上时，消耗的功率为P/4，则该交变电压的最大值为( B )A5VB7.1VC10VD14.1V6交流电压的瞬时值UUmsin100ptV，当时，U5V，若在被测电路中接一电压表，则从电压表中看到的示数应为( A )A10VB10VC5VD6.5V7图518甲为电热毯的电路示意图，电热丝接在U311sin100ptV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图518乙所示的波形，从而进入保温状态。若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是( B )图518A

30、110VB156VC220VD311V8下列说法正确的是( B )A用交流电压表测量电压时，指针来回摆动B一周期内电流的方向改变两次C如果交变电流的最大值是5A，则最小值为5AD交变电流的有效值一定比平均值大9在匀强磁场中有一正方形闭合线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦交变电流。若保持线圈周长不变，将其拉成长方形，使长边是短边的2倍，其他条件不变，则产生正弦交变电流的最大值是原来的( C )A2倍B倍C倍D倍10如图519所示的电路中，交流电源两端的电压U200sin100ptV，电阻R8W，则图中理想电压表的示数U_V；理想电流表的示数I_A。图5191014117.711如图520所

31、示，在磁感应强度B0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L10cm，匝数N100匝，电阻r1.00W的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动，转速。有一电阻R9.0W通过电刷与两个导体环接触，R两端接有理想电压表，从线圈通过中性面开始计时，求：图520(1)电动势的表达式；(2)电压表的读数及电流的有效值；(3)线圈平面从开始计时到转至与中性面成90°的过程中，通过电阻R的电量。11(1)e40sin200tV；(2)25.5V，2.83A；(3)0.02C第三节 电感和电容对交变电流的影响1关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是( C )A电感不能通直流电流，只能通交变电流B

32、电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C同一个电感线圈对频率低的交变电流阻碍作用较小D同一个电感线圈对频率高的交变电流阻碍作用较小2有两个电容分别为C15F和C23F的电容器，分别加在峰值一定的交流电源上，则通过电容器的电流最大的是( C )A在C1上所加交变电流频率为50HzB在C2上所加交变电流频率为50HzC在C1上所加交变电流频率为100HzD在C2上所加交变电流频率为100Hz3在电工和电子技术中使用的扼流圈，是利用电感阻碍交变电流的作用而制成的。扼流圈通常有两种，一种叫做高频扼流圈，一种叫做低频扼流圈。某种线路装置中使用了低频扼流圈，关于低频扼流圈的作用，下列说法中正确的是(

33、D )A阻碍高频成分，让低频成分通过B阻碍直流成分，让低频成分通过C阻碍直流成分，让高频成分通过D阻碍低频成分，让直流成分通过4如图521所示的电流，当这些电流通过电感线圈时(不考虑线圈的电阻)，对电流有阻碍作用的是( D )图521AA、B、C、DB只有BC只有B、CD只有B、C、D5一电灯和一电感器串联，用交流电源供电，若提高交流电的频率，则( AC )A电感器的感抗增加B电感器的感抗减小C电灯变暗D电灯变亮6如图522所示电路中，U是有效值为220V的交流电源，C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列结论正确的是( C )图522A等于220VB大于220VC小于220VD等于零

34、7把电感线圈接在交流电源上，增大通过线圈电流的方法是(AC )A仅把线圈中的铁芯取出，从而减少自感系数，减小线圈的感抗B仅增加交流电源的频率，这样也可以减小线圈的感抗C仅减小交流电源的频率，不改变电源电压的有效值，可以增大线圈中的电流D不改变电源电压的有效值，仅改变交流电源的频率，不能改变通过线圈中的电流8有一电阻极小的导线绕制成的线圈接在交流电源上，如果电源电压的峰值保持不变，下列情况下通过线圈的电流最小的是( D )A所加电压的频率为50HzB所加电压的频率为100HzC所加电压的频率为50Hz，减小线圈的匝数D所加电压的频率为100Hz，在线圈中插入铁芯9如图523所示，线圈的自感系数L

35、和电容器的电容C都很小(如L1.0mH，C200pF)，则此电路的重要作用是( D )图523A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10如图524所示，从a、b端输入的交流电含有高频与低频成分，为了使R上尽可能少的含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是_；C的作用是_。图52410阻高频，通高频(高频旁路)11图525所示是电视机电源部分的滤波装置。当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电。试分析其工作原理及各电容器和电感器的作用。图52511当含有多种成分的电流输入到C1两端，由于C

36、1的“通交流、隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减。而线圈L有“通直流、隔交流”功能，故直流成分电流顺利通过L。另外还会有一小部分交流通过L，到达C2两端，此时C2进一步滤出电流中残余的交流成分。这样就在输出端得到较稳定的直流电。这个直流电供电视机内电路正常工作。第四节 变压器1一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2；正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2。已知n1n2，则( BC )AU1U2，P1P2BP1P2，I1I2CI1I2，U1U2DP1P2，I1I22如图526所示，一个理想变压器，初级线圈的匝数为n1，a、b接交流电源，次级

37、线圈匝数为n2，与负载电阻R相连接，R40W，图中电压表的示数为100V，初级线圈的电流为0.4A。下列说法正确的是( C )图526A次级线圈中的电流的最大值为1.0AB初级和次级线圈的匝数比n1n225C如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻并联，图中电流表的示数为2.0AD如果将另一个阻值为R的电阻与负载电阻串联，变压器的输出功率为80W3某变电所用原、副线圈匝数比为k的变压器，将远距离输来的电能送到居民家中。设副线圈c、d两端所接负载的电阻值为R，如图527所示，将变压器看作理想变压器。当其正常工作时，a、b间的等效电阻是( C )图527AkRBR/kCk2RDR/k24如图528所示

38、，理想变压器输入电压一定，用理想变压器给负载R供电，则使变压器输入功率增大的方法是( BD )图528A增大负载电阻的阻值B减小负载电阻的阻值C增加原线圈的匝数D增加副线圈的匝数5理想变压器原线圈接在电压恒定的交流电源上，副线圈上接电阻为R的电热器，此时变压器恰好在额定功率下工作，则下列做法能保证变压器安全的是 ( A )A只减少副线圈的匝数B只增加副线圈的匝数C只能减少R的阻值D只能减少原线圈的匝数6在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都有多个抽头(如图529)，当变压器输入电压发生变化时，可调节抽头转换开关K1、K2的位置，使输出电压稳定在220V。今发现输入电压低于220V，下列调节正

39、确的是( ABD )图529AK1下移BK2上移CK2下移，K1上移DK1下移，K2上移7理想变压器的原线圈和副线圈匝数之比为103，副线圈外接一阻值为100W的电阻。如果原线圈接在电压U100sin100pt上，则在一个周期内电阻上的发热量为( D )A9.00JB4.50JC0.18JD0.09J8图530所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V。若分别在c、d与g、h的两端加上110V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( B )图530A220V，220VB220V，110VC110V，110VD220V，0

40、9在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图531所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1n221，在不接负载的情况下(BD )图531A当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压110VB当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压55VC当线圈2输入电压110V时，线圈1输出的电压220VD当线圈2输入电压110V时，线圈1输出的电压110V10把一内阻不计的交流发电机的转子的转速提高一倍，并把输出端接在原、副线圈匝数比为52的变压器的原线圈两端。已知该发电机转速提高前的输出电压U200sin

41、50pt，则转速提高后输出电压U_，变压器副线圈两端所接交流电压表的示数为_V，输出电压的频率为_Hz。10400sin100pt，(或113.2)，50 11如图532所示，交流电源的输出电压sin100tV，理想变压器的匝数比n1n2559，电灯恰好正常发光。求：图532(1)电灯的额定电压；(2)电灯的额定功率为40W时，电流表的示数。 1136V，1.11A第五节 电能的输送1远距离输送交流电都采用高压输电。我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电。采用高压输电的优点是( C )A可节省输电线材料B根据需要调解电流的频率C可减少电能损失D可提高输电的速度2长江三峡水利枢纽是当今世

42、界上最大的水利工程，它的装机总功率为2×107KW，是西部开发的特大重点工程，也是“西电东送”的能源基地之一。若用总电阻为100W的输电线将5×105kW功率的电能从三峡输送到用电区域，输电电压为5×102kV，输电线上损失的功率为( B )A1×104kWB1×105kWC2.5×104kWD2.5×105kW3“西电东送”是我国实现经济跨地区可持续发展的重要保证。为了减少输电线上的损耗，需要采用高压输电。若金沙江流域上的向家坝电站输出的功率不变，输出电压提高到原来的20倍，则输电线上的电能损耗将减少为原来的( D )A1

43、/20B1/100C1/200D1/4004在电能的输送过程中，若输送的功率一定，则在输电线上损耗的功率( ACD )A与输电线上的电压降的平方成正比B与输电线上的电压降的平方成反比C与输电线中电流的平方成正比D与输电电压的平方成反比5用U1和U2kU1两种电压输送电能，若输送功率相同，在输电线上损失的功率相同，导线的长度和材料也相同，在这两种情况下，输电线的横截面积之比S1S2为( C )AKB1/KCK2D1/K26如图533所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入端接最大值恒定的交流电压，回路中接一理想电流表。当电键闭合时，以下说

44、法正确的是( ACD )图533A原线圈中电流表示数增大B副线圈两端MN的输出电压增大C灯泡L1的亮度变暗D输电线上的损耗电能增多7如图534所示，abc为三只功率较大的电炉，a离电源很近，而b、c离用户电灯很近，电源离电灯较远，输电线有一定的电阻，电源电压恒定，则下列说法正确的是(BC )图534A使用a时对电灯影响大 B使用b时比使用a时对电灯影响大C使用c或b对电灯影响几乎一样大D使用c时对电灯没有影响8输电导线电阻率为r，横截面积为S，总长度为L，输电线损耗的电功率为P'，用户得到的电功率为P用。若输送的电功率为P，输送的电压为U，则P'、P用的关系式正确的是( BD

45、)ABCD9一台理想变压器原、副线圈匝数比为101，原线圈接U100sin100pt的交变电压，副线圈两端用导线接“6V 12W”的灯泡。已知输电线总电阻r0.5W，试求副线圈应怎样连接几盏小灯泡才能正常发光。94盏灯并联10某电站输送电压为5000V，输送功率为500kW，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜读数相差4800kWh。求：(1)输电线上损失的功率；(2)输电线电阻；(3)输电效率；(4)若要使输电线损失的电功率降低到输送功率的2，则输送电压应升高到多少。10(1)200KW；(2)20W；(3)60；(4)×104V(或2.24×104V)第五章 交流电

46、单元检测一、选择题(每小题4分，共40分。)1如图535所示，表示交流电的是( AC )图5352下面关于描述交流电的说法正确的是( CD )A交流电器设备上所标的电压和电流值是交流电的峰值B用交流电流表和电压表测定的值是交流电的瞬时值C给定的交流数值，在没有特定说明情况下指的是有效值D跟交流电有相同的热效应的直流电流数值是交流电的有效值3已知交变电流瞬时值的表达式为i5sin100ptA，则从t0到电流第一次出现最大值的时间为( C )ABCD4如图536所示，已知交流电源的电动势为e220sin100ptV，电阻R2200W，则电路中交流电流表和电压表的示数分别为( D )图536A0.1

47、A，220VB0.1A，220VC0.1A，220VD0.1A，220V5低频扼流圈的作用是( D )A自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用B自感系数很大，对低频交流有很大的阻碍作用C自感系数很大，对高频交流有很小的阻碍作用D自感系数很大，对直流无阻碍作用6对交变电流能通过电容器的原因，下列说法正确的是( BD )A当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C在有电容器的电路中，没有电荷的定向移动D在有电容器的电路中，没有电荷通过电容器7如图537所示，理想变压器原线圈通入交变电流iImsinw

48、 t，副线圈接有电流表和负载电阻，电流表的示数为0.10A。在t时，原线圈中电流的瞬时值为0.03A。由此可知该变压器的原、副线圈的匝数之比为( A )图537A103B310C103D3108为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图538所示。两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则( AD )图538An1n2Bn3n4Ca为交流电流表，b为交流电压表Da为交流电压表，b为交流电流表9“西电东送”工程中为了减少输电损耗，必须提高电压。从洪家渡水电站向华东某地输送106kW的电能，输电电压为100万伏，输电线电阻为100W。若采用超导材料作为输电线，

49、可减少的电功率损失为(B )A106kWB105kWC104kWD103kW10输电线的电阻为r，输送的电功率为P。若用电压U送电，则用户得到的功率为( B )APBCD二、填空题(每小题4分，共20分。)11一交流电压的瞬时值表达式为u10sinw t，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，那么这个电阻的阻值为_W。112 12一理想变压器，原线圈匝数n11100匝，接在电压为220V的交流电源上。当它对11只并联的“36V 60W”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知该变压器副线圈的匝数n2_，通过原线圈的电流I1_A。12180匝，3 13我国西部有丰富的水能，若建一座平均流

50、量为103m3/s，落差为100m的大型水电站，其发电效率为60，该发电站的发电功率为_kW(取g10m/s2)。我国东部需要更多的能源，国家计划实施“西电东输”，把西部丰富的电能远距离输送到东部，假如某电站输送一部分电能到东部某地，输送功率为2.0×105kW，输电线的电阻为50W，要求输电线路损失不超过输出功率的4，该电站至少采用_V的电压向外送电。13.6×105，5×105 14如图539所示，匝数为100、边长为0.20m的正方形线圈在磁感应强度为2.0T的匀强磁场中，从中性面开始计时，以10prad/s的角速度绕OO轴匀速转动。若线圈自身电阻为2.0W，负载电阻R6.0W，p210，则刚开始转动1.0s内，R上产生的热量为_J。图539143×103 15在交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图540