1、3 3 交变电流 一 交流发电机基本构造 定子 固定不动转子 转动 一 交流发电机工作原理 无论是线圈转动还是磁体转动 都是转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化 在线圈中激发出感应电动势 如果线圈的两端接入闭合回路中 就会产生感应电流 二 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 各种电池供给的电流只沿一个方向流动 叫做直流电 简称直流 DC 1 交流的变化规律 图像 1 坐标 时间t为横坐标 i或u为纵坐标 2 图象形状 正弦曲线 3 物理意义 反映i或u随时间变的规律 2 正弦式电流 电网中的交变电流 它的电流 电压随时间按正弦函
2、数的规律变化 叫做正弦式电流 3 正弦式电流的表达式 i Imsin tu Umsin tIm Um分别是电流和电压的最大值 叫做交流的峰值i和u分别是电流和电压的瞬时值 四 描述交流的其它几个物理量1 瞬时值 2 峰值 电流和电压的最大值 Im和Um 3 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 用T表示 单位是s 4 频率 1s内交变电流完成周期性变化的次数 用f表示 单位赫兹 简称赫 符号是Hz 频率和周期有如下关系 我国使用的交变电流 频率是50Hz i Imsin tu Umsin t 五 交流能够通过电容器1 电容器主要应用 隔直流 通交流 2 解释 六 交流的有效值 1 概念的
3、引入 为了反映交变电流所产生的效果 引入有效值的概念 2 定义 使交变电流和直流通过相同阻值的电阻 如果它们在相等时间内产生的热量相等 就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值 三相等3 特点 交变电流的有效值根据电流的热效应来规定 与电流的方向无关 4 有效值与峰值的大小关系 5 说明 在各种使用交变电流的电器设备上 所标注的额定电压 额定电流值 都是交流的有效值 电器仪表测量的也都是交流的有效值 仅适用于正弦交变电流 其他形式的交变电流有效值按照有效值的定义 根据电流的热效应去计算 1 交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 2 交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 3
4、交变电流的变化规律 表达式 i Imsin tu Umsin t 图象 小结 4 描述交流的物理量 1 瞬时值和最大值 2 周期T 完成一次周期性变化所需的时间 3 频率f 1s内交变电流完成周期性变化的次数 周期和频率的关系 互为倒数 我国使用的频率是50Hz 4 有效值5 电容器主要应用 隔直流 通交流 6 正弦交流的有效值 1 使交流和直流通过相同的电阻 在相等时间内产生的热量相等 2 有效值与峰值的大小关系 四 变压器 明灯电 220伏机床上照明灯 36伏半导体收音机电源电压不超过10伏大型发电机交流电压 几万伏远距离输电 几十万伏电视机显像管却需要10000V以上电压交流便于改变电压
5、 以适应各种不同的需要 变压器就是改变交流电压的设备 一 变压器的构造 1 示意图 原线圈 副线圈 铁芯 2 构造 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 3 副线圈 次级线圈 其匝数用n2表示 4 输入电压 U1 输出电压 U2 3 电路图中符号 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 副线圈电压U2是怎样产生的 铁芯与线圈互相绝缘 二 变压器的工作原理 互感现象 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了电能 U1 I1 到磁场能 变化的磁场 再到电能 U2 I2 转化 原线圈 副线圈 铁芯 互感现象 在原
6、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象 若给原线圈接直流电压 U副线圈电压U2 闭合铁芯实现了电能 磁场能 电能的转换 由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯 使能量在转换过程中损失很小 为了便于研究 物理学中引入了一种理想化模型 理想变压器 下面我们定量分析理想变压器的变压规律 理想变压器 1 不考虑线圈的热损失和铁芯的发热损失 2 不考虑此损失 认为磁通量全部集中在铁芯内 全部穿过原 副线圈 3 输入功率等于输出功率 三 理想变压器的变压规律 原 副线圈中产生的感应电动势分别是 E1 n1 t E2 n2 t E1 n1 E2 n2 若不考虑原副线圈的内阻 则U1 E1
7、U2 E2则 U1 U2 n1 n2 理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比 n2 n1U2 U1 升压变压器 n2 n1U2 U1 降压变压器 U1 U2 n1 n2 四 理想变压器的变流规律 问题 原副线圈的电流可能满足何规律 1 理想变压器输出功率应等于输入功率 即 U1I1 U2I2 I1 I2 U2 U1 n2 n1 P出 P入 2 理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比 I1 I2 n2 n1 变压器工作时 高压线圈匝数多而通过的电流小 可用较细的导线绕制 低压线圈匝数少而通过的电流大 应当用较粗的导线绕制 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法 U1 输入输出
8、电压 电流 功率大小之间的因果关系 电源U1 U2 I2 P出 P入 I1 五 几种常用变压器 1 自耦变压器 升压变压器 降压变压器 问题 有没有只用一组线圈来实现变压的变压器 观看实物 调压变压器 2 互感器 电流互感器 电压互感器 小结 1 变压器的结构和工作原理2 理想变压器的理想化模型及功率传输规律3 理想变压器的变压和变流规律 1 理想变压器的原线圈和副线圈数之比为2 1 如果将原线圈接在6V的电池组上 稳定后副线圈电压是 随堂练习 A 12VB 3VC 0VD 无法判断 c n2 180 180 3A 解 所以 3A 2 一理想变压器 原线圈匝数n1 1100 接在电压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 由此可知副线圈的匝数n2 通过原线圈的电流I1
