选修交变电流章节复习PPT课件

1、交变电流：交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流简称：交流（简称：交流（AC AC ）直流电流：直流电流：方向不随时间变化的电流方向不随时间变化的电流 （DCDC）it理解：方向随时间作周期性变化的电流一、交变电流的概念一、交变电流的概念第1页/共66页二、交变电流的产生二、交变电流的产生交流发电机模型交流发电机模型第2页/共66页将立体图转化为平面图第3页/共66页两个特殊位置：两个特殊位置：第一特殊位置：第一特殊位置： S SB中性面特点：中性面特点：2 2、导体边不切割、导体边不切割磁感线磁感线1 1、磁通量最大、磁通量最大= =maxmax所

2、以，所以，E E感感=0=0，i i感感=0=0即：此时线圈中无即：此时线圈中无电流！电流！中性面中性面第4页/共66页特点：特点：2 2、导体边垂直切、导体边垂直切割磁感线割磁感线1 1、磁通量为最小，、磁通量为最小，=0=0第二特殊位置：第二特殊位置：SB线圈中有感应线圈中有感应电流电流方向：方向：D DC CB BA A第5页/共66页第6页/共66页过程分析第7页/共66页线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转动一周，多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?第8页/共66页 1.中性

3、面：垂直磁场方向的平面（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大=BS，但/t =0最小，（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次2.线圈平行与磁感线时，=0,/t最大，感应电动势最大。第9页/共66页思考：思考：在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？如何计算？（tV垂直垂直sinenBstsinmetE以线圈从中性面转动为以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过时刻开始计时，经过t时时间间V第10页/共66页1、正弦交变电流的

4、图象、正弦交变电流的图象eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律第11页/共66页三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律2 2、交变电流的变化规律、交变电流的变化规律(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端的电压:e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时)i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时)u=Umsint(从中性面开始计时)e=nBscost=Emcost(从BS开始计时)i=(nBs/R)cost=Imcost(从从

5、BS开始计时)u=Umcost(从从BS开始计时)第12页/共66页三、交变电流的图像和变化规律三、交变电流的图像和变化规律3 3、交变电流的种类、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲第13页/共66页1 1、构造、构造2 2、种类、种类用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子第14页/共66页1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCD

6、A B DA第15页/共66页2 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随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；B.T2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e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 D第16页/共66页1 1、什么是交流电？、什么是交流电？2 2、正弦式交流电的规律？、正弦式交流电的规律？从中性面开始计时：从中性面开始计时：电动势瞬时值表达式：电动势瞬时值表达式：e e= =E Em msinsintt电流瞬时值表达式：电流瞬时值表达式

7、：i i= =I Im msinsintta ab bc cd d从平行面开始计时：从平行面开始计时：电动势瞬时值表达式：电动势瞬时值表达式：e e= =E Em mcoscostt电流瞬时值表达式：电流瞬时值表达式：i i= =I Im mcoscostt其中：Em=NBS=Nm Im=Em/R总 以下几种情况若B、N、S、相同，则Em相同：第17页/共66页2.1、如图所示，有一矩形线圈、如图所示，有一矩形线圈 abcd 在匀在匀强磁场中分别绕强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度轴以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分为轴分别旋转到线圈平面与磁场

8、垂直时，所产生别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生的感应电流之比为的感应电流之比为 A、1 2 B、2 1 C、1 4 D、4 1 E、1 1O1acdbO1O2B第18页/共66页第19页/共66页1 1周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间间2 2频率：频率：1s1s内交变电流完成周期性变化的次数内交变电流完成周期性变化的次数fT12我国工农业及生活用电的周期为我国工农业及生活用电的周期为0.02s0.02s，频率为，频率为50Hz50Hz，电流方向每秒改变电流方向每秒改变100100次次 第20页/共66页线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋

9、转时，电动势最大值：nBSEmtNBSesin0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值第21页/共66页甲、乙图中电炉烧水甲、乙图中电炉烧水, ,设壶材料相同、水质量相等、设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用水的初温相同若直流电源用1010分钟把水烧开，而分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用第二次用交流电时也用1010分钟把水烧开分钟把水烧开第22页/共66页我 的 电流 是 恒定的3A我 1 0 分钟 把 水烧开我10分钟也把水烧开！我的电流是变化的我的电流有效值是3A第23页/共66页（1 1）定义：使交变电流和直流通过）定义：使交变电流和直流通过相同阻值相同阻值的电阻，如果它

10、的电阻，如果它们在们在相等时间相等时间内产生的内产生的热量相等热量相等，就把这一直流的数值叫，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值做这一交变电流的有效值（热效应相同）（热效应相同）（2 2）说明：）说明：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方方向向无关，无关，计算电功和热量必须用有效值计算电功和热量必须用有效值有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的一个周期的时间来确定有效值的交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内交流电压表和电流

11、表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。注意：电容器的耐压值是交流的最大值。第24页/共66页(4)(4)一般用电器上标注的额定值是一般用电器上标注的额定值是有效值有效值，而电容器，而电容器上标注的是上标注的是最大值最大值ENt计算通过某导体截面的一定要用平均值。(3)(3)正弦（或余弦）正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之交变电流有效值与最大值之间的关系间的关系mmIII707. 02mmUUU707. 02第

12、25页/共66页1 1、下列说法正确的是、下列说法正确的是（ ）A A电流在一个周期内电流方向改变两次电流在一个周期内电流方向改变两次B B电流的有效值是最大值的倍电流的有效值是最大值的倍C C因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同值与平均值相同D D若正弦交变电流的最大值是若正弦交变电流的最大值是10A10A，则它的最小值，则它的最小值是是-10A -10A 2/1 2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）A400V，0.02s B200V

13、, 0.02sC400V, 0.08s D200V, 0.08s第26页/共66页3、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率（ ） A0.25P B0.5P CP D2P4、如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？4 23 25A第27页/共66页5.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。第28页/共66页7、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻

14、为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；nBSqRr(2)电阻R上产生的焦耳热Q22()()R nBSQRr第29页/共66页6.如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；sin2sin(2)meEtNBSnn05 2sin(2)6060t50sin(10) t V(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；当t130s时，电动势的瞬时值150sin(10)43.3

15、30eV第30页/共66页(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数5035.422mEEV35.43.5491EIARr3.94 931.86UIRV (4)线圈每转过一周，外力所做的功。第31页/共66页例例1 1：某交流电压随时间的变某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电化规律如图所示，则此交流电的频率是的频率是_Hz_Hz，交流电压，交流电压的有效值等于的有效值等于_V_Vu/vt/s100-5000.20.40.6例例2 2：图为一交流随时间变化图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值的图像，求此交流的有效值 i/At/s2-4012

16、34例3：电路两端的交流电压u=Umsin314t (V)，在t=0.005s时的电压为10V，则此时接在电路两端的电压表读数是_V例4：一交流电压u=15sin100t (V)，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，求该电阻R的阻值。第32页/共66页5.3 5.3 电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响第33页/共66页一、电感对交变电流的阻碍作用1.演示实验现象： 2.感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素接直流的亮些，接交流的暗些接直流的亮些，接交流的暗些 结论：结论： 电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有电感对直流电没有阻碍作用

17、对交流电却有 自感系数越大、交流的频率越高，线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。感抗越大。*具体关系：具体关系：fLXL2交变电流频率越高，灯越暗交变电流频率越高，灯越暗第34页/共66页4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：3 3、特性：、特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频通直流、阻交流；通低频、阻高频低频扼流圈和高频扼流圈低频扼流圈和高频扼流圈 A A、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多B B、作用：、作用：“通直流、阻交流通直流、阻交流” ” A A、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少B B、作用：、作用：

18、“通直流、通低频，阻高频通直流、通低频，阻高频”第35页/共66页2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素 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。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。*公式：公式：fCXC21通交流、隔直流，通高频、阻低频通交流、隔直流，通高频、阻低频第36页/共66页小结：小结：通直流通直流 ，阻交流阻交流 通低频，通低频， 阻高频阻高频 电容对交变电流的作用：电容对交变电流的作用：通交流通交流 ，隔直流，隔直流 通高频通高频 ，阻低

19、频，阻低频电感对交变电流的作用：电感对交变电流的作用：低频扼流圈（低频扼流圈（L大）大）高频扼流圈（高频扼流圈（L小）小）隔直电容器隔直电容器高频旁路电容器高频旁路电容器（C小）小）第37页/共66页例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是_，C的作用是_。 解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。第38页/共66页练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L100H，C100pF）。此电

20、路的主要作用是-（ ）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，输出高频交变电流D阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D第39页/共66页例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率f50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f100Hz，则 （ ）（2）将电源改为U220V的直流电源，则 （ ） AA灯比原来亮 BB灯比原来亮 CC灯和原来一样亮 DC灯比原来亮 AC BC第40页/共66页在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。第41页/共66页第42页/共66页闭合铁芯原线圈副线

21、圈第43页/共66页1、示意图示意图(1)闭合铁芯闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈原线圈(初级线圈初级线圈) 其匝数用其匝数用n1表示表示 与交变电源相连与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示 与负载相连(4)输入电压输入电压U1 输出电压输出电压U2铁芯铁芯U1U2 n1n2第44页/共66页2、符号、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接接交变电压交变电压U1后，副线圈是否产生电压后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n

22、2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘第45页/共66页原线圈原线圈接接 交交流流 电电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感产生感应电动势应电动势在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈有有 交交流流 电电原线圈原线圈产生感产生感应电动势应电动势第46页/共66页 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)U1U2 n1n2 0tt1t2t3t4若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2

23、?=0第47页/共66页没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器P入入P出出输入功率等于输出功率输入功率等于输出功率第48页/共66页 原、副线圈中通过的磁通原、副线圈中通过的磁通量始终相同量始终相同(无漏磁无漏磁),因此产因此产生的感应电动势分别是：生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有: U1=E1 U2=E2 2121nnUU tnE11 tnE22 I1U2U1n1n2I2R2121nnEE U1U2 n1n2第49页/共66页1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器2121nnUU 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电

24、压端电压 跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比正比第50页/共66页理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即: : 121221nnUUII 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流 跟它们的跟它们的匝数匝数成成反比反比第51页/共66页1、变压器的输入功率由输出功率决定，计变压器的输入功率由输出功率决定，计算输入功率和输出功率都用算输入功率和输出功率都用 (此公式适用只有此公式适用只有一个副线圈一个副线圈)RnUnP/2112需要特别引起注意的是2、区分负载和负载电阻值。以上功率表达式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功

25、率。在同一电压下，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。第52页/共66页例远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的例远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是 A A升压变压器的原线圈中的电流保持不变升压变压器的原线圈中的电流保持不变B B降压变压器的输出电压升高降压变压器的输出电压升高C C降压变压器的输出电压降低降压变压器的输出电压降低D D输电线上损耗的电功率减小输电线上损耗的电功率减小 发电机升压

26、变压器 降压变压器 用户 输电线第53页/共66页解：这是实际用电问题。发电机输出电压、升压、降压变压器、输电线都已确定。解：这是实际用电问题。发电机输出电压、升压、降压变压器、输电线都已确定。相当于等效电路中的电源电动势、内阻不变。正常工作时内阻远小于外电阻，因相当于等效电路中的电源电动势、内阻不变。正常工作时内阻远小于外电阻，因此用户用电器总功率增加，一定是负载总电阻减小，引起的结果是各处电流增大、此用户用电器总功率增加，一定是负载总电阻减小，引起的结果是各处电流增大、功率增大，输电线电压损失增大，降压变压器初级、次级电压都降低。选功率增大，输电线电压损失增大，降压变压器初级、次级电压都降

27、低。选C C。第54页/共66页 1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( )A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关第55页/共66页 2、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝C第56页/共66页3.2、如图所示，一理想变压器给负载供电，已、如图所示，一理想变压器给负载供电，已知变压器的输入电压不变，如果负载电阻的滑

28、知变压器的输入电压不变，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率输入功率P 变化情况正确的是变化情况正确的是 A、V1、V2不变，不变，A1增大，增大，A2减小，减小，P 增大增大 B、V1、V2不变，不变，A1、A2增大，增大，P 增大增大 C、V1、V2不变，不变，A1、A2减小，减小，P 减小减小 D、V1不变，不变， V2 增大，增大，A1减小，减小，A2增大，增大，P 减减小小A1A2RV1V2u第57页/共66页【解析解析】因输入电压不变，线圈匝数不变，因输入电压不变，线圈匝数不变，所以变压器输出电压不变；滑动触头向上

29、所以变压器输出电压不变；滑动触头向上移动时，负载电阻增大，所以输出电流减移动时，负载电阻增大，所以输出电流减小小,输出功率减小，从而输入电流、输入功输出功率减小，从而输入电流、输入功率也随之减小。率也随之减小。【总结总结】分析此类问题时要利用不变的分析此类问题时要利用不变的量来确定各变量之间的关系，通常由于量来确定各变量之间的关系，通常由于负载变化将引起电流的变化、功率的变负载变化将引起电流的变化、功率的变化。需要注意的是，不要认为输入功率化。需要注意的是，不要认为输入功率一定是不变的一定是不变的 (输入功率是会随着负载的输入功率是会随着负载的变化而增大或减小的变化而增大或减小的)。第58页/共66页3.4、如图所示，理想变压器的原线圈与灯、如图所示，理想变压器的原线圈与灯泡泡A串联后，加上交变电压串联后，加上交变电压U，副线圈两，副线圈两端电压为端电压为U2，接有，接有B和和C两个灯泡，若两个灯泡，若A、B、C是三个相同的灯泡，且均正常发光