1、专题十 交变电流,、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做 线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变 ,、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生 ,、交变电流： 和 都随时间做 的电流叫做交变电流电压和电流随时间按 变化的交流电叫正弦交流电,大小,方向,正弦规律,感应电流,中性面,两次,周期性变化,交流电复习讲义：,(甲),线圈经中性面时，电流将改变方向一次 线圈转动一周，电流方向改变两次,中性面: BS,ab和cd边都不切割磁感线,最大,E0,一、正弦交流电
2、的产生,ab、dc边垂直切割磁感应线，,I最大,感应电流方向b到a,BS,=0,(乙),Emax=2BLab,=Lad/2,Emax=BS,我国市电的频率是50Hz,T,我国市电的周期是0.02s,1、交流电的周期和频率：,二、描述正弦交流电的几个物理量,作一次周期性变化所需的时间。 单位：秒,在1秒内完成周期性变化的次数。 单位：赫兹,T,2、交流电的峰值和瞬时值公式：,Em,瞬时值,Em,峰值,e=Emsint 电动势峰值Em=NBLV=NBS i=Imsint 电流峰值Im=Em/R u=Umsint 路端电压峰值Um=ImR,补:交变电流瞬时值公式的推导,以线圈经过中性面开始计时，在时
3、刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ）,令,=NB S,3、交流电的有效值,问题提出,I,有效值概念：让交流电流和直流电流通过相同的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，就把这个直流电流的数值I（或电压U）叫做这一交流电的有效值。,电流的热效应等效,正弦交流电的有效值公式：,通常所说的交流电的电压、电流的数值都是指交流电的有效值。,交流电压表、电流表测量的电压、电流的数值也都是交流电的有效值。,如果不是正弦（或余弦）交流电，不能按照这样计算，只能按照热等效定义计算（常取1个周期发热量计算）,4、平均值：,说明1、 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读
4、数是有效值。保险丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。,说明2、 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 求电量用平均值。,说明3、 交流电压表和电流表通过交流电时，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的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。,图像,【例1】闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin(314t)V。则此交流电的峰值为 ，有效值为 ，周期为 ，频率为 。,311V,220V,0.02s,50Hz,【例2】如图所示，线圈的面积是0.
5、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；,解析：,(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,(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,（4）线圈每转过一周，外力所做的功。,线圈转动一周外力做的功等于电路中产生的电能,T2,【例3】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，外电路电阻为R。在线圈
6、由图示位置转过90的过程中，求：,(1)通过电阻R的电量q；,解析：,在此过程中，穿过线圈磁通量变化,所用时间,产生的平均电动势为,平均电流为,通过R的电量,（2）电阻R上产生的焦耳热Q,在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14，,三、理想变压器,1. 变压器的构造,2. 变压器的工作原理在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，互感现象是变压器工作的基础。,3. 理想变压器磁通量全部集中在铁芯内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。,（1）电压跟匝数的关系：,（3）功率关系：,（2）电流跟匝数的关系：,【例4】某理想变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电
7、压按图示规律变化，副线圈接有负载.下列判断正确的是( ),A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为559C.变压器输入、输出功率之比为559D.交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz,答案 D,解析 输出电压的最大值为 ，选项A错；原、副线圈中电流之比 ，选项B错；变压器输入、输出功率之比为11，选项C错；故正确选项为D.,【例5】 如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( ),A.保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率减小
8、C.保持U1不变，S合在a处，当P上滑时，I1将增大D.保持P的位置不变，S合在a处，当U1增大时，I1将增大,(1)S由a合到bn1U2=，A正确.(2)S由b合到an1U2= ，B正确.(3)P上滑RI2= ，C错误.(4) ，D正确.,答案 ABD,解析 S的位置改变将引起原线圈匝数的改变，P的滑动将引起负载电阻的改变，为直观起见，以下用“箭头升降”来表示有关量的变化.,【例6】如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( )(A)U1
9、：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3；(B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1；(C) I1U1=I2U2I3U3 ；(D) n1I1=n2I2n3I3 。,A C D,减少输电中的功率损失可以有两种方法:P损=I2 R,一种方法是: 减小电阻. 在电线长度L一定的情况下，应当选用电阻率小、横截面积大的导线,另一种方法是提高输电的电压U，减小电流I减 小输电导线中的电流,四、远距离输电,远距离高压送电,1、输电线上的功率损失2、输电效率,【例7】在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（ ） (A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，
10、但此种方法很有限 (B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失 的功率 (C)损失的功率与输送电压的二次方成反比 (D)损失的功率与输电线上的电压降成反比,A B C,【例8】某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送.已知输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求： （1）画出输电线路的示意图； （2）升压、降压变压器的原副线圈的匝数比各是多少？,解析 根据题意，画出输电线路图如图所示，由电路中损失功率P损=P总5%，P损=I22R得输电线路中电流为：,升压变压器输出电压根据理想变压器电压比公式得，升压变压器的原副线圈的匝数比为：,降压变压器输入功率为：P3=P总P损=P总5%P总=95%P总=9.31104 W所以降压变压器的初级电压为：所以降压变压器的原、副线圈的匝数比为：,答案 18 121,
