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1、精选优质文档-倾情为你奉上章末总结要点一 交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果让它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值(1)只有正弦式交变电流的有效值才一定是最大值的倍(2)通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值要点二 交变电流的“四值”的区别与联系正弦式交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用表示，它们之间的关系是E，eEmsin t，平均值
2、不常用，必要时可用电磁感应定律直接求n.特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，在研究交变电流做功、电功率以及产生的热量时，只能用有效值；另外，各种交流电表指示的电压、电流和交流电器上标注的额定电压、额定电流，指的都是有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流等必须用有效值，在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值，千万不可混淆要点三 理想变压器理想变压器的两个基本公式是：(1)，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比(2)输入功率等于输出功率无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和需要引起注意的是：只有变压器是一个副线圈时，才满足，但是
3、变压关系总满足.变压器的输入功率是由输出功率决定的要点四 远距离输电1在求解远距离输电问题时，一定要先画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器，输电线等效电阻和负载电阻，并依次写出各部分的符号以便备用一般设两个变压器的初次级线圈的匝数分别为n1、n1、n2、n2，相应的电压、电流、功率也应采用相应的符号来表示2远距离输电的功率损失在远距离输送电能计算线路功率损耗时常用关系式P损IR线计算其原因是I线较易由公式I线求出，P损U线I线或P损，则不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易把U线和U输相混淆而造成错误远距离输电中的功率关系：P输P线损P用户一、交变电流的产生规律【例1】
4、如图51所示，图51线圈的面积是0.5 m2，共100匝；线圈电阻为1 ，外接电阻为R9 ，匀强磁场的磁感应强度为B T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若线圈从中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)线圈转过1/30 s时电动势的瞬时值多大？(3)电路中交流电压表和电流表的示数各是多大？解析(1)eEmsin tNBS2nsin(2nt)500sin(10t)(2)当t s时，电动势的瞬时值e500sin(10) V433 V.(3)电动势的有效值为E V353.6 V，电流表的示数为I35.4 A，电压表的示数为UIR35.49 V318.6 V.答案
5、(1)e500sin(10t) V(2)433 V(3)318.6 V35.4 A二、交变电流图象的考查【例2】 一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以其图52一条边为轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图52所示，感应电动势的最大值和周期可由图中读出，则磁场的磁感应强度B为多大？在tT/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角为多大？解析由于线圈在匀强磁场中以其一条边为轴做匀速转动时，交变电流的公式仍然适用由图可以直接读出交变电流的最大值Em和周期T.感应电动势为最大值时，线圈平面与磁场方向平行，感应电动势的最大值为EmNBS，式中的N1，由此可求得B.从图象可以看
6、出，线圈开始转动时为最大值，这时线圈平面与磁场B方向平行，从开始时刻起线圈转过的角度，也就是线圈平面与B的夹角，设这个夹角为，则t，在tT/12时刻，t.答案三、理想变压器的考查【例3】 有两个输出电压相同的交变电源，第一个电源外接电阻为R1；第二个电源外接一个理想变压器，变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，变压器的负载为一个阻值为R2的电阻今测得两个电源的输出功率相等，则两电阻的大小之比R1R2为()An1n2BnnCn2n1 Dnn解析两电源的输出电压和输出功率都相等，说明两电源的电流都相等，对于连接变压器的电源，其电流I1与副线圈的电流I2关系为：，I2，I1，U2U1，I1直
7、接接电阻R1的电源的电流为I，II1，UU1将它们代入式后可得R1R2nn.答案B四、远距离输电【例4】 有条河流，流量Q 2 m3s1，落差h5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R30 ，允许损失功率为输出功率的6%.为满足用电的需要，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？解析按题意画出远距离输电的示意图，如下图所示电源端的输出功率=输电线上的功率损失P损=I2R所以输电线中电流为=10 A升压变压器的原线圈电压=240 V副线圈送电电压为所以升压变压器的变压比为=6125输电
8、线上电压的损耗U损=IR=1030 V=300 V则降压变压器的原线圈的电压300 V=4 700 V据题意知，U2=220 V，所以降压变压器的匝数比为=4 700220=23511因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为盏=470盏答案=6125=235114701.用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如图53所示的模型，即理想变压器原线圈电压稳定，副线圈上通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，当开关S闭合时()图53A通过L1的电流减小BR两端的电压增大C副线圈输出电压减小 D副线圈输出功率减小答案AB2学校的变压器把电压为1 000 V的交流
9、电降压为u311sin 100t V后供给各教室，输电线的零线b上保持零电势不变，而火线a上的电势随时间周期性变化为保证安全用电，教室里电灯的开关要接在火线上，如图54所示，下列说法正确的是()图54A变压器原线圈与副线圈的匝数比为5011B此交流电的频率为100 HzC开关断开时其两触点间的电压为220 VD火线上的最高电势与最低电势之差为311 V答案AC3通有电流iImsin t的长直导线OO与断开的圆形线圈在同一平面内，如图55所示，(设电流由O至O为电流正向)为使A端的电势高于B端的电势且UAB减小，交流电必须处于每个周期的()图55A第一个周期 B第二个周期C第三个周期 D第四个周
10、期答案A解析由E可知，要E减小，即要减小，题中要求AB，由楞次定律知，只有在0才符合要求4为了测定和描绘“220 V,40 W”白炽灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，图56中画出的是调压变压器的电路符号实验室内备有交流电压表，交流电流表，滑动变阻器，开关，导线等实验器材图56(1)在图56中完成实验电路图(2)说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比
11、较，哪段误差更大？为什么？答案(1)如图所示，开关应接在火线上，电流表内接和外接都可以(2)如果采用电流表外接法，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接法，电压表较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大章末检测一、选择题1日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的接通电源后，220 V的交流电经过变压器后，在次级产生2 000 V高压交流电，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波下列说法中正确的是()A微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为11100B微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为1001
12、1C微波炉的输出功率是由输入功率确定的D微波炉的输入功率是由输出功率确定的答案AD解析根据理想变压器的电压和匝数成正比，所以原副线圈的匝数比为11100，对于变压器，输入功率是由输出功率决定的2如图1所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u311sin 314t V的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是()图1AA1的示数不变，A2的示数增大BA1的示数增大，A2的示
13、数增大CV1的示数增大，V2的示数增大DV1的示数不变，V2的示数减小答案D解析 温度升高, R总R总I总，而接在原线圈的电源两端，不发生变化，D正确3正弦交流电源与电阻R1、R2、交流电压表按图2甲所示的方式连接，R120 ，R210 ，交流电压表的示数是20 V，图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则()图2A通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i12cos 10t (A)B通过R1的电流i1随时间t变化的规律是i12sin 10t (A)CR2两端的电压u2随时间t变化的规律是u220cos 10t (V)DR2两端的电压u2随时间t变化的规律是u220cos 100t (V)
14、答案A解析电压表的示数是电压的有效值，即R2两端的电压的有效值为20 V，所以最大值为20 V，C、D选项都不对；电路中的电流的有效值为20/10 A2 A，按照余弦规律变化4如图3所示图3是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场若从图示位置开始计时，当线框绕固定轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案D5某变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按图4所示规律变
15、化，副线圈接有负载下列判断正确的是()图4A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解析由变压器的变压比得，输出电压的最大值Um2 V36 V，原、副线圈电流比与匝数成反比，故I1I2955；变压器输入功率等于输出功率，即P1P211；从图象可看出，交流电压最大值为220 V，则有效值为220 V，周期T2102 s，则f50 Hz.6图5是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器已知变压器原线圈与副线圈匝数比，加在原线圈的电压为u1311sin 100t (V)霓虹灯正常工作的电阻R
16、440 k，I1、I2表示原、副线圈中的电流下列判断正确的是()图5A副线圈两端电压6 220 V，副线圈中的电流14.1 mAB副线圈两端电压4 400 V，副线圈中的电流10.0 mACI1I2答案BD解析原线圈电压的有效值U1 V220 V，由电压比知，U24 400 V，副线圈的电流I2 A0.01 A10 mA，原、副线圈电流跟匝数成反比，故I1I2.7如图6甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO转动，线圈中产生的交变电流按照图乙所示规律变化，下列说法正确的是()图6A线圈绕转轴OO匀速转动B是从线圈的图示位置开始计时的C电流的有效值ID电流的有效值I答案D解析
17、电流随时间变化的规律不是正弦式交变电流，所以不能围绕OO匀速转动；从该位置开始计时，电流应该有最大值，B选项错误，该电流的有效值为i，小于正弦式交变电流的有效值8家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小，某电子调光灯经调整后的电压波形如图7所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表的示数为()图7A.UmB.UmC.UmD.Um答案C解析多用电表测得的电压值为有效值，根据电流的热效应QT，所以有效值UUm，故C正确二、计算题9如图8所示，左右两个电路都是从左端输入信号，从
18、右端输出信号左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？图8答案C1为小电容C2为大电容解析电容的作用是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”，由其表达式XC1/2fC可看出：左图中的C1必须用电容小些的，才能使高频交流顺利通过，而低频不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器右图中的C2一般用电容大的，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器10一电热器接在10 V的直流电源上，产生的热功率为P.把它改接到另一正弦交变电路中，要使产生的热功率
19、为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流的电压的最大值应为多少？答案10 V解析以U直和U交分别表示直流电的电压和交流电压的有效值，以R表示电热器的电阻值，则依题意在两种情况下功率分别为P，由以上两式有U交U直，所以此交变电流的最大值为UmU交10 V.11如图9所示，图9匝数为100匝的圆形线圈绕与磁场垂直的轴OO，以50 r/s的转速转动，穿过线圈的最大磁通量为0.01 Wb，从图示的位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式答案e314cos 314t V解析本题图示位置为线圈平面与磁场方向平行的位置，产生的交流电为余弦式的交变电流，感应电动势的瞬时值表达式eEmco
20、s t，而EmNBS，2n，mBS0.01 Wb.所以Em1000.0123.1450 V314 V，2n23.1450 rad/s314 rad/s.故感应电动势的瞬时值表达式为eEmcos t314cos 314t V12风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，其主要部件包含风轮机、齿轮箱、发电机等如图10所示图10(1)利用总电阻R10 的线路向外输送风力发电机产生的电能输送功率P0300 kW，输电电压U10 kW，求导线上损失的功率与输送功率的比值(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积设空气密度为，气流速
21、度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比某风力发电机的风速v19 m/s时能够输出电动率P1540 kW.我国某地区风速不低于v26 m/s的时间每年约为5 000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时答案(1)0.03(2)r2v3；增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等(3)8105 kWh解析(1)导线上损失的功率为PI2R()2R()210 W9 kW损失的功率与输送功率的比值0.03(2)风垂直流向风轮
22、机时，提供的风能功率最大单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为vS，Sr2风能的最大功率可表示为Pm(vS)v2vr2v2r2v3采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等(3)按题意，风力发电机的输出功率为P23P13540 kW160 kW最小年发电量约为WP2t1605 000 kWh8105 kWh13如图11所示，一理想变压器上绕有A、B、C三个线圈，匝数比nAnBnC 421，在副线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当原线圈A与交变电源连接时，交变电流表A2的示数为I0，则交变电流表A1的示数为多少？图11答案5I0/8解析由2可得UCUB，ICI0对于理想变压器有P1P2P3即IAUAI0UBICUC所以IAI0ICI0解得IA 5I0/8专心-专注-专业