1、交变电流,一、交变电流,1、交变电流：,大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流(AC)。,2、直流电：,方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流（DC）。,下列表示交变电流的有（ ）,例1,CE,二、交变电流的产生（交流发电机）,1、发电机的基本构造,为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？,交变电流产生示意图：,交变电流的产生,ABCD线圈（切割磁感线）,K、L圆环,E 、 F电刷,使线圈在转动时保 持与外电路的连接,当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？,线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流； 转到乙、丁位置时线圈中电流最大
2、！,线圈经过甲、丙位置时，电流方向发生改变。,线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流为零。,线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期） ，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。,中性面,与磁感线垂直的平面,设线圈平面从中性面开始转动，角速度是经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B.,中性面,线圈与中性面的夹角是多少？,AB边的速度多大？,AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？,AB边中的感应电动势多大？,线圈中的感应电动势多大？,三交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线 ）,
3、所以,令,则有,e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）,=NBS,若为N匝线圈,1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产 生的交变电流按照正弦函数的规律变化正弦式交流电,正弦式交流电的产生的描述,2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值峰值，为线圈转动的角速度,3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立,e为瞬时值,4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律,R两端的电压为,四.交流电的图像,1、瞬时值：（从中性面计时）,五、交变电流的四值及其应用,应用：计算线圈某时刻的受力情况,2、最大值-峰值,应用：电容器和晶体管的耐压值
4、,（1）、正弦交流电的有效值与最大值的关系是：,3、有效值(根据电流的热效应定义),（2）、一般交流电有效值的求法-,实例探究,分段求和,如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在u=311sin100t V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2所示波形，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 ( ) A、110V B、156V C、220V D、311V,B,A、计算电路中的电功、电热、电功率用有效值,B、交流用电器的额定电压和额定电流及保险丝的熔断电流指的是有效值；,C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值,D、对于交流电若没有特殊说明的均
5、指有效值,应用,4、平均值,应用:计算通过某导体截面的电量,小结：思维导图,六、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,变压器 电能的输送,变压器的结构,1、示意图,(1)闭合铁芯(绝缘硅钢片叠合而成),(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示与交变电源相连,(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U1输出电压U2,一、变压器的构造,原线圈,副线圈,铁芯,U1,U2,2、符号,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，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电
6、压U2？,铁芯与线圈互相绝缘,互感现象,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能 磁场能 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2),二、变压器的工作原理,若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?,=0,三、理想变压器,没有能量损失的变压器,P入P出,输入功率等于输出功率,原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产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=E2,四、理想变压器的变压规律,1、n2 n1 U2U1升压变压器,2、n2 n1 U2 U1降压变压器,理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比,理想变压器输入功率等于输出功率
7、,即:,U1I1=U2I2,P入= P出,五、理想变压器的变流规律,理想变压器原副线圈的电流 跟它们的匝数成反比,此公式只适用于一个副线圈的变压器,1、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 (此公式适用只有一个副线圈),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。,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 A升压
8、变压器的原线圈中的电流保持不变 B降压变压器的输出电压升高 C降压变压器的输出电压降低 D输电线上损耗的电功率减小,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C。,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
9、的值有关,B,六、课堂练习,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,3.2、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，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率P 变化情况正确的是 A、V1、V2不变，A1增大，A2减小，P 增大 B、V1、V2不变，A1、A2增大，P 增大 C、V1、V2不变，A1、A2减小，P 减小 D、V1不变， V2 增大，A1减小，A2增大，P 减小,u,【解析】
10、因输入电压不变，线圈匝数不变，所以变压器输出电压不变；滑动触头向上移动时，负载电阻增大，所以输出电流减小,输出功率减小，从而输入电流、输入功率也随之减小。,【总结】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，不要认为输入功率一定是不变的 (输入功率是会随着负载的变化而增大或减小的)。,七、解决有多个副线圈的理想变压器的问题,一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，试推导电压和匝数之间的关系，电流和匝数之间的关系？,八.电能输送的历程,请根据对电能输送的介绍，画出电能输送的简图，*（设一个发电厂一对一的单一用户端进行供电）,1. 主要问题： （电流的热效应导致电能转化为热能损失掉）,思考：能用U2/R来计算线损吗？,2. 解决方法： P损=I线2R线= ，,增大输电电压U，即采用高压输电是有效方法。,3.重要关系式：,远距离输电,如图所示某交流发电机输出功率为5105W，输出电压为U1=1.0103V,假如输电线总电阻为R=10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用的电压为U用=380V，求：所用升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比是多少？,典例导悟,析与解,小结：思维导图,
