高中物理交变电流、变压器教案讲义

123123-交变电流1.交流〕交流大和方向随时间周期性变化的电流，叫做变电流。〕变电流图〔a按弦律化变流正式变流由线在强场里绕直磁方的匀转动产。2〕、频和角速的关系πf〕变律：律数

象理通

＝Φcos＝cosωt电势

＝sin

＝sin

电

u＝sin

＝sinR＋r

电

＝I

sin

＝sinR＋r

ΔΦ线圈平与中性面重合，S，Φ最，＝0，＝0，电向生变ΔΔΦ线圈平与中性面垂直，S，＝0，最大大i最大，电流方向变Δ交电于)弦交电，I＝

2

U＝

UE＝。22于正)弦式流，变流流产的的交变流和流流一的电，在的间产的量一，交变流(压)的于2U直流流(电压)的，Rt＝2Rt2Rt+I2Rt，＝+++，中＝122331R2-13〔6〕〞的比拟：物理量

物理义

重要系

适用况及说瞬时值

交变流*一的

＝sin＝sin

计算圈*时刻受力情况峰

最大的时

＝＝RE＝2

讨论容的穿压(1)算电流热有关量如电功、有效值

跟交变流的热效应等效的恒电流的

U＝I＝

U22

电功、电热)电气设备“牌上所的般有值平均值

交变电图象中图线与时间轴所的面积与时间的比

适用正余)弦交变电流＝BlΔΦ＝nΔ＝误!

(3)保险的熔电为有值计算过路面电荷量交变电流瞬时表达式求先动势的值E＝；2π求出度ω，＝；明一计，定正数是余弦数线圈性面转动，i－图为弦图象数为iωt.线圈直性面转动，i－t图余弦数，数式为i＝Imcosωt.(6)写出时值的表达式．2.变〕根本关式功关，=P

11-UU电关，＝多个副线时＝＝＝…n213流关，＝，多个副圈，U＝＋I…123n1〕制系电副圈电压由线压U和数比决定，＝(原约)2n1功率，副线圈中功P由用户负载定，原线圈的输入功率P线输率P决，2＝P(副制原2电流，原线圈的流I

由线圈的电I

和数决，I＝

(副制原U－′〕高电输电，＝＝U量损，Q=I=IRt压损，U＝－′IR率损，＝－P

ΔPR＝ΔU

〔4匝数比负载时

Un＝，输入压决输U1出压U负载电R，负载电时

，输电I

定电I，1

P，由＝PP个的线圈，中电流，1的个线中电〔5〕负载匝时U，U2，，

U2P＝和＝P，P时PU时R11〔6〕：例1.

-关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的选项是C)A线圈平面经过中面次，感电的方向改一次，应电动势的方向不B．圈每转一，感应流方向改一．线圈平面每经中性面一次，感电动势感应电流方向都改变一次．线圈每转动一周，感应电动和感应电流的方向都改变一次依据交电的变化规律知，如果从中性面场计时，有e＝sin

和i＝

；如果从中性的置场计，e＝cos

和i＝

cos

.难看：线平面经过性面次，应电流的向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流的方向和感应电动势的向都改变两次故正确案C.练习1.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关系，如下图此线圈一＝10Ω电电，不计电电以下说确(C)A．电周为0.125．变电流的为．变电流的有为A．变电流的为4A图可知，交变流的周为0.250s，为4，变电的AA，为A＝2A，以应选C.

22练习2.

是一发电机图，中NS是磁铁的两磁极，它们的外呈半圆柱面形状．M是柱铁芯它与极柱面轴，芯上一形线，可与铁共固定转轴旋转磁与芯间缝中形方沿径小似匀磁场假从位开计，线框绕固定转动匀速转时图象中能正确框中感电动势e间t

变化规的(D)发机的两个磁NS呈半圆柱面形，故线在磁场转动时一直垂直磁感线产生感应动的小不，线过隙，于线框磁感方向生变，感电动势的方向发生变化，，D正．-练习3.

如图甲示，一矩形线圈abcd放在磁中并过、cd中点轴OO′角速度ω逆时针匀速转动假设以线圈平面磁场夹角时如乙为起并当流a流向时电流方向为正．以下四幅图中确的选项是(D)t＝0时，根据题图乙表转向右则线电向a→→→→，规的电正方向相反，电流为负值．又因为此ad、bc的切割速磁场方成45°夹角由＝2Blv，可＝2×

2Blv＝2

22即此时电流是最大值的倍由图乙还能观察到，线圈在接下2m来45°的转动过程中ad、bc两的切割速v来越，所感应动势减小感应流应小故时电流的表达式i＝

πcos()，图为D图所，D项确4练习4.的交流发电机可简化为如下图的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′速转动发电输出一个阻R和理电压表并线秒转25，出表数10VR＝10Ω，线圈电阻忽略不计，以下说确的(D．线圈平面与场平行，圈中的时流为零圈平面行开场圈应瞬时达式为iπA．过电阻R的电秒钟改变次．阻上的功等于W线圈平面与磁场平行时，瞬时A．从线圈面磁平行开计，Ε＝10V，＝25Hz＝2cos50t

A，B错电方每改变50次，错＝＝10W正确R

如图甲一电示图过向电．接220V正交流电在两端的电压如图乙所示，则时交流电压表示数为(BAB．110V2m21m22m21m2-C.VD.2

V2T设电的有值U，根据有效值定义有·＝，解U＝110V，B正确．练习1.

如下图，图甲和图乙分别表示弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．假设使这两种流分别通过两个完全一样的电阻，则经1min的间，两电阻消耗的电功之W∶为C)A．12B∶2C．1D∶6电的计算中要用有，图甲效值的定义(

)2R×2×10－2＋0＋(

1)2R×2×1022＝×6×10，I＝1

33

A；中

的值不变，＝1A，＝UIt＝2Rt可到W∶W甲＝1∶3.练习2.

电、R与交流电按如甲所方连，R＝10Ω、＝20Ω.关S，过12电的正交电i

时t

变化的如图乙所示．(B)A．过的电流值AB．R两的有效值VC通过的电流的有效1.2A．两的电压效值62V由流过交流电电的I＝0.62A，效I＝2

＝0.6A，项C；2m＝R＝122VU，D；电电流一，I2m21m

＝0.6A电流的有值I＝

＝0.6A，项A；＝V，项B正确．11练习3.

(2021·)个电假设接电压V的流源，消耗电功为；设接*个弦式流源消功为.如电电阻不变交源电的值2(C)A．5VB．5VCVD．102V22根据＝，对直流有＝

-PU，正弦式交流电有＝所以正弦式交流电的有效值为′2R10＝2错误．

V交流输出压的值′U′＝10V应选项C正确，选A、D例3.

〔项选〕如图，线是圈匀磁场匀速动时产正弦流电图象当整线圈速后所生正流电象如线所以个正弦交电说的(BC

)A在中t时刻线磁均零B线圈先后次速之为3∶2．交电a的表达式为u＝10sinπ(V)．交电b的最大值5Vt＝0时穿圈通大通的化率零电零错图得两次周期之为2，1由速＝＝转速与周期反比，B正确．读图得a的大值为V，ωπrad/s，流2πT电感应电动势瞬时值达＝sin(V)(圈性置计＝10sin5(V)故220C正交流的最大值＝所以根次的比得交流电的最大值×10V＝V，D．练习1.

下线abcd的积是m，100匝，线圈为1，电阻R＝9Ω，匀强1磁场磁感强B＝线以300r/min速转．π(1)从圈于性面开场计时圈中感势的瞬达式1(2)线转s电动的瞬值多大.(3)电中，电压表和电流表的示数各是多少1(4)从中性开场时，经通电的电荷量是少.(1)

＝sin

1＝·sinπ)＝100×π×(2π×tV＝50sin10πtπV1当t＝s时＝50sin(10)V≈V22-(3)电势的效值＝

＝2

2

V≈35.4V，电流表示数＝＝R＋r

35.49

AA，电表示数U＝＝3.54×9V＝31.86

1

1πs线过度＝＝×2π×＝.该过程，Φ＝－cos3

1θ＝BS，2q由，＝错误，误!＝错误得＝错误!＝错!错!C错误!C.Δ练习2.

一想压原、副线圈匝比n∶n＝11∶5，原线圈正弦交电源连，输入压u如图副线圈仅接入一Ω的电．(D)．过电电流A．与电的电压表的示数2V．过1电的6×103J．压器的输入1×10W原圈中电压的有效值220V．副为100V，流的流10A与的压表示数V过的4J＝P＝＝R101×10W

V＝练习

一正弦交流电的电压的如图．由图BDA．交流电值的为＝100sin(25

tV．交流电的为Hz．交流电的电压的有效值1002V．该交流电压值＝100Ω的电，电的50W1T＝4×10－2s值电压V，f＝＝25Hz，有值＝＝502V．＝πΩ的电，电的＝＝50W，电压的值表uUmT(50tV4.

(2021·)*电的交动势为＝50sin(V)．动势，下正有(CDA．值2VB．HzC效2V．0.02s-交电动势＝sin或e＝Ecos，其中为电动势的最大值为速度，有效Em

，周22π22期T，率＝.由π(V)知，＝50，E＝V2V，＝＝T100110.02sf＝HzHz，所以选项C、D正确．0.02

＝练习1.

(2021·)〔项择下图，在匀强场中匀速转动矩形线圈的期为T转轴垂直于2场方电为2Ω.线圈面与场方向行时开计时转时感电流为A(AC．圈耗电功为4W．圈中感应电流的有效值2AC意线的电为e＝4cos

2ππ．任意时刻穿过线圈磁通量Φ＝sinπe从线圈面平行于磁感开场计时电感动表式ecosωt则应电流i＝

1cosθ，由有1＝，＝4V，则I＝2A，I＝2A，圈消耗的电功率22效＝＝4，以A正确B．＝4cos

2π2tC正由＝BS＝ΦmT＝

2T2T2任时Φ＝tπT练习2.电的动势时变的正图如图所．电图所，电圈阻为，泡值Ω泡光则(D．电表的数V．电的电流方向每秒钟改变50次．泡耗的功率W．电线圈阻每秒的焦耳热为24.2JU电表V数有，＝·＝209，A项；中电流方向每秒钟改变100次2＋22-B

459.8WC

P

UIr(2r24.224.2D3.

R

(BCDA

t0.005sB0.01sCP

22R50Hz

0.005A0.01s

e0

()2/R

B2R

e

115.

Hz50HzD12220VW()

VUV

I0.2AI0.05A

U1102VU1102V

I0.2AI0.22A

UU110V110VU1

22W

AAA1.

两

弦源VV负载RΩA0.2A(B)＝2＝2-．线圈和副线圈的匝数比∶1．线圈和副线圈的匝数比．电表A示数为0.1D．电流表A的示数为0.4A由电表示电表A的示数得原线圈中功率＝UI，P＝P＝2，所以流A的示11122为I＝

UI1

I5＝1A，C、D误原线和副圈的数＝＝，A错误BI11正。练习2.

如图，理想变器原、副圈匝数n∶n＝2，和均为电灯阻＝6Ω2端电2sin100π(V)，说是D)A．流为100HzB.

的读为24VC.

的读为0.5AD．变器输入功为6W由＝2π＝100πrad/s得f＝50Hz，A错＝12V

U＝UU得＝6V＝＝1、C错。得＝P＝＝6W，D。2L练习3.

(如图的电中为变器的理想变器的输入压变，电，以说确的(BD)A．下，L．P下，变压器的压变．P，变器的输入电流变．P，压器的输功率由理变压输电变

U＝，副线圈电U变，，灯泡电Un22，灯变，A误；下，阻副电由线电压，线圈电，B确；，阻电I

，

n＝原圈入电In1

，C错误；变压器输功P＝UI2

变，D正。练习4.

()如下图中T为压压器。灯L，电电压U，灯L正，可的施是()A．压压的P适当-．将自调压变压器的片适下．当增大滑动变阻R的阻值D．当减滑动阻器的阻值持载电不，源压略低，为L仍，需输出电压U保持变。根变Un比＝，可得U＝U，知应片应适上滑，选A确选B错；持Un2221U匝比变根据压＝，可得减，为使L仍常发光，在端的压不，加U在R两端的电压应减小，总电流应小，负载总电阻应大，应增大选C正确选D错。2例6.

(多项择在远距离输电中，当输电线的电和输送的电功率不变时，则AC)．电线路上损失的电压与输送电流成正．输电的电压越，输电线路上损的电压大．输电线路上失的功跟送电压平成反比．输电线路上失的功跟电线上电成正比输线路上损失电压Δ＝在RU和I

成正A正确越I＝U

越小ΔUΔP越小B错输电路损的率Δ＝2R当P时I＝，Δ＝2R，ΔP和的平UΔU方成反，I的平成正，C正确，D错误。1.

下，远距输电路的，发电输出电压时变的，(D器上流率100．发电输出流电的电压值500V．输电的电流只由降变压器线的匝数决D．电器的电增时，电上失的功率小1由可T＝0.02s，＝500V＝＝50Hz，2V，选项A、均；线路的总电流I

，压变压器的匝数比为，I＝I线3

＝

U

，上式可知输线的电流还电器电关，项C当电器的阻增，电器总电流I

减小，由

＝11-

可知I

减，又因P＝2R，所以电上损的率小，选D正。损线练习2.

(2021·)流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等总电阻r

的两输线电，输电路的流是，其末端的电压。在输电线与用户间连有一理想变压器，流用户端的电流为。(A)A．户的电为．电线上的电压降．理想压器的输入功为rD．线损电为UI因P＝P，所以＝即＝，所以项A正确输线的电压＝－，选出122I1B错误想变压器的输入率P＝，路失电率＝211

r，项C、D均。练习3.

如图*型发电站发电机出的交流电压为V，输出的功率50kW电为3Ω的电远电，输电上失率为电率0.6%则发电站一压变，用用降变压器变220V用户用(两变器均为理想变器。，下确是A)．电线上的损失功率为300W．压压器的为1．输电线上的电流为100A．降压压器的输入电为V输线上的损失功率50kWW，项A正。2＝300可电上电＝10A，压压线为5V，压器10选B错误。输电线损失压IRV降变器输电为4，项D错。练习4.

(项选)如下图远距离流的图变压器为理想变压器。户，电F功率，降变压输出率，的电器能工作。则，在发机以率工作的情况下，为了适提高用户的用电功，可采取的措是(AC)A．适当减小输线的电阻rB．适当提高C．适当提高的同，降低

ΔtΔt1ΔtΔt1-D适当低的时，高

当发电输出功率一定为离用户的功率需小电线上的功率根据＝2r可减小输电线的电对；可以通过高输电电压，减小输送电流即提高这使圈n两端电变，使户用器正工需适降，C对三、重点难点1.一个边长的正方形金属线框置于匀强磁场，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36磁感应强度B随时t的化关系如图，则框感应电的效值为〔B〕A.-5AB.6×10-5AC.

22

3AD.×210A由图可，个期磁量线大减，以流正后反，据效定，RtΔφΔB2Rt=E/R==S得I=2×10A，同求I=3×105A，定11112式求出有效I=6×10A2.〔2021〕图为一理想变压器，ab为原线圈ce为副线圈d为圈引出的一个头。原线圈输正弦交变压u-t图下图设只在ce间一只R=400Ω的电阻只de间一只R=225Ωce的电阻两种情况下电阻消耗的功率均80W。〔1〕请出原线圈输电压瞬时值的表达式ab〔2〕求只在ce间的阻，圈的流I；〔3〕求ce间的数ce。2π〔1由知大400V，T=0.01s，＝＝200rad/s，以u=400sin200〔V〕Tab〔2