交变电流_精品文档.ppt

《交变电流_精品文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交变电流_精品文档.ppt（52页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、考考 点点要求要求1、交流发电机及其产生正弦式电流的原因。、交流发电机及其产生正弦式电流的原因。正弦式电流的图象和三角函数表达式。最正弦式电流的图象和三角函数表达式。最大值与有效值，周期与频率大值与有效值，周期与频率I2、电阻、电感和电容对交流电流的作用、电阻、电感和电容对交流电流的作用I3、变压器的原理。电压比和电流比、变压器的原理。电压比和电流比II4、电能的输送、电能的输送I本章知识点及要求本章知识点及要求： 本章可分为四个单元本章可分为四个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交流电的 产生和描述第二单元：第三节，讲交流电的特点第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送 (1）正弦交流

2、电产生的原因及其变化规律（瞬）正弦交流电产生的原因及其变化规律（瞬时值表达式）、图象和表征交流电的物理量（瞬时值表达式）、图象和表征交流电的物理量（瞬时值、有效值、最大值）。时值、有效值、最大值）。（2）对变压器原理的理解，解决远距离输送电）对变压器原理的理解，解决远距离输送电中的线路损耗问题和提高输电效率的方法。中的线路损耗问题和提高输电效率的方法。区分瞬时值、最大值、有效值、平均值。区分瞬时值、最大值、有效值、平均值。(3)理想变压器的动态分析问题。理想变压器的动态分析问题。 这部分内容是电磁感应知识的这部分内容是电磁感应知识的应用和延伸应用和延伸,在在解决交流电的产生过程、变压器的原理、

3、远距离解决交流电的产生过程、变压器的原理、远距离高压输电的过程等问题用到的规律都是前面已学高压输电的过程等问题用到的规律都是前面已学过的知识，如：法拉第电磁感应定律、椤次定律、过的知识，如：法拉第电磁感应定律、椤次定律、 闭合电路的欧姆定律、焦耳定律等等，因此闭合电路的欧姆定律、焦耳定律等等，因此这部分的知识是前面众多物理规律的综合应用。这部分的知识是前面众多物理规律的综合应用。另外，另外， 交流电与工农业生产和日常生活联系密切。交流电与工农业生产和日常生活联系密切。 这一章的知识点不是很多，在历年高考这一章的知识点不是很多，在历年高考中频繁以选择题和填空题形式出现，重点中频繁以选择题和填空题

4、形式出现，重点是对正弦式电流产生及变化规律，正弦式是对正弦式电流产生及变化规律，正弦式电流图象，峰值与有效值，变压器原理，电流图象，峰值与有效值，变压器原理，远距离输送等问题的考查。一般所占比例远距离输送等问题的考查。一般所占比例为高考命题的为高考命题的3%。近年也有以综合性大。近年也有以综合性大题出现，主要是与力学和电学其他部分综题出现，主要是与力学和电学其他部分综合命题以考查学生综合运用知识的能力。合命题以考查学生综合运用知识的能力。4 4、近年高考对交变流电的考查特点、近年高考对交变流电的考查特点 利用动画让学生判断线圈转动一周过程中磁通量的变化及利用动画让学生判断线圈转动一周过程中磁通

5、量的变化及产生的感应电流的方向，特别是四个特殊的位置，而且要求学产生的感应电流的方向，特别是四个特殊的位置，而且要求学生会推导感应电动势随时间的变化规律，最后总结规律。生会推导感应电动势随时间的变化规律，最后总结规律。方向方向: :每经过一次中性面线圈中的电流方每经过一次中性面线圈中的电流方 向就改变一次向就改变一次. . 线圈转一周两次经过中性面电流方线圈转一周两次经过中性面电流方 向改变两次向改变两次. .瞬时值表达式瞬时值表达式:e=nBs:e=nBswsin(sin(wt t) ) = E = Emsin(sin(wt)t)( (从中性面开始计时从中性面开始计时) ) 或或= E= E

6、mcos(cos(wt t) )( (从平行磁场开始计时从平行磁场开始计时) ) 处在匀强磁场中的矩形线圈处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平边转动，磁场方向平B行于纸面并与行于纸面并与ab垂直。在垂直。在t=0时刻，线时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动。边离开纸面向外运动。若规定由若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流圈中感应电流I随时间随时间t变化的图线是（变化的图线是（ ） BabcdIOtIOtItOItOABCD1）、交

7、流电的有效值是复习的难点，也是重点。）、交流电的有效值是复习的难点，也是重点。因此必然是高考的热点，要求学生准确把握有效值因此必然是高考的热点，要求学生准确把握有效值的物理意义的物理意义-反映交变电流产生的平均效果（热反映交变电流产生的平均效果（热效应），但不是交变电流的平均值。交变电流的有效应），但不是交变电流的平均值。交变电流的有效值体现了电能与内能的等效转换。下面是通过几效值体现了电能与内能的等效转换。下面是通过几典型的例子来计算有效值。典型的例子来计算有效值。 明确上述交变电流的有效值与其相应的最大明确上述交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系式只适用于线圈在值间的关系式只适用于线圈

8、在匀强磁场匀强磁场中相对做中相对做匀速匀速转动时产生的转动时产生的正弦正弦交变电流交变电流 (正弦交变电流正弦交变电流多种方法！多种方法！IIUUmmm2,2,2 实例实例.下列图中是某一非正弦交流电电流随下列图中是某一非正弦交流电电流随时间变化的图像，这些交流电的有效值分别时间变化的图像，这些交流电的有效值分别是是 .i(A)t(s)0.0224230.0405250 1 2 3 4 5 6 （05北京）北京）一个边长为一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁的正方形金属线框置于匀强磁场中场中,线框平面与磁场垂直线框平面与磁场垂直,电阻为电阻为036。磁感应强度。磁感应强度B随时间随时间t

9、的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为值为 A 105AB 105AC 105A D 105A 22232222）、区分瞬时值、最大值、有效值、平均值也）、区分瞬时值、最大值、有效值、平均值也是一个难点。通过具体例子让学生知道，计算线是一个难点。通过具体例子让学生知道，计算线圈在某一位置受力情况时应采用瞬时值；计算通圈在某一位置受力情况时应采用瞬时值；计算通过某一截面电量时应采用平均值；计算有关热效过某一截面电量时应采用平均值；计算有关热效应的问题时（如保险丝熔断等）就采用有效值；应的问题时（如保险丝熔断等）就采用有效值；交流电表的计数是有效值

10、；考虑电容器击穿电压交流电表的计数是有效值；考虑电容器击穿电压时应采用最大值。时应采用最大值。有效值有效值 与与 平均值平均值 如图所示，如图所示，abcd是 交 流 发 电 机 的 矩 形 线 圈是 交 流 发 电 机 的 矩 形 线 圈 , ab=30cm,bc=10cm, 共共50匝匝, 它在它在B=0.8T的匀强磁场中的匀强磁场中绕中心轴绕中心轴OO顺时针方向匀速转动，转速为顺时针方向匀速转动，转速为480r/min,线圈的总电阻为线圈的总电阻为r=1,外电阻为外电阻为R=3 ,试求试求:1.若线圈从图示位置开始计时若线圈从图示位置开始计时,沿沿abcd流动的方向为正流动的方向为正方向

11、方向,画出交流电流的图象画出交流电流的图象.2.线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过1/4 转的过转的过程中程中,电阻电阻R上产生的热量和通过上产生的热量和通过导线截面的电量导线截面的电量3.电流表和电压表的读数电流表和电压表的读数.abcdBRVA4.从图示位置转过从图示位置转过180过程中过程中的平均感应电动势的平均感应电动势 教学建议教学建议1 “感抗感抗”教学教学 引导学生复习，回忆已学过的电引导学生复习，回忆已学过的电磁感应知识，进行讨论，由学生独立获得这部分知磁感应知识，进行讨论，由学生独立获得这部分知识，有利于培养能力，也有利于巩固原有的知识结识，有利于培养能力，也有利于巩固原有

12、的知识结构。构。“通直流阻交流，通低频阻高频通直流阻交流，通低频阻高频”2 “交变电流通过电容交变电流通过电容”教学教学 适当利用教材给适当利用教材给出的模拟图，结合电容的充、放电加以说明，借此出的模拟图，结合电容的充、放电加以说明，借此契机，进一步阐明电场的传播速率与电子定向移动契机，进一步阐明电场的传播速率与电子定向移动速率的区别。速率的区别。“隔直流通交流，通高频阻低频隔直流通交流，通高频阻低频”3 充分重视教材充分重视教材“旁批旁批”，启发学生解释生活现，启发学生解释生活现象（例如：用电器接地必要性）象（例如：用电器接地必要性）电感对交变电流的影响电感对交变电流的影响-+感抗：电感对交

13、变电流的阻碍作用的大小感抗：电感对交变电流的阻碍作用的大小感抗大小：感抗大小：1.与电感线圈的自感系数有关，自感系数越大，感与电感线圈的自感系数有关，自感系数越大，感抗越大；抗越大；2.与交变电流的频率有关，频率越大，感抗越大。与交变电流的频率有关，频率越大，感抗越大。 fLXL2低频扼流圈：低频扼流圈： 1.作用：通直线、阻交流。作用：通直线、阻交流。 2.对自感线圈的要求：自感系数较大对自感线圈的要求：自感系数较大(几十几十亨亨)、直流电阻较小。、直流电阻较小。高频扼流圈高频扼流圈： 1.作用：通低频，阻高频。作用：通低频，阻高频。 2.要求：自感线圈的自感系数较小要求：自感线圈的自感系数

14、较小(几毫亨几毫亨)电感对交变电流的影响电感对交变电流的影响交变电流能通过电容器交变电流能通过电容器-+-+交变电流能通过电容器交变电流能通过电容器+-+-+-+-充电充电放电放电 容抗：电容对交变电流的阻碍作用的大小容抗：电容对交变电流的阻碍作用的大小 容抗大小：容抗大小： 1.与电容的电容量有关，电容量越大，容抗越小；与电容的电容量有关，电容量越大，容抗越小； 2.与交变电流的频率有关，频率越大，容抗越小。与交变电流的频率有关，频率越大，容抗越小。 电容对交变电流的影响电容对交变电流的影响fCXL21 电容是：电容是： 通交流、隔直流通交流、隔直流 通高频、阻低频通高频、阻低频电容对交变电

15、流的影响电容对交变电流的影响隔直电容隔直电容高频旁路电容高频旁路电容理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗。器自身的能量损耗。222111,ntn2211,UU。 212121nnUU理想变压器的基本关系输入功率 = = 输出功率 P入=P出电压跟匝数成正比： U1U2 =n 1n2 一原一副：一原几副：电流跟匝数成反比： I1I2 = n2n1 U1U2 =n 1n2 U1U3 =n 1n3 P1=P2 P1=P2 +

16、P3P3I1 n 1 = I2 n2 + I3 n36 6、在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变、在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈间的臂，已知线圈1 1、2 2的匝数之比的匝数之比N N1 1：N N2 2=2=2：1 1，在不接负，在不接负载的情况下（载的情况下（ ）A A、当线圈、当线圈1 1输入电压输入电压220V220V时，线圈时，线圈2 2输出电压

17、为输出电压为110V110VB B、当线圈、当线圈1 1输入电压输入电压220V220V时，线圈时，线圈2 2输出电压为输出电压为55V55VC C、当线圈、当线圈2 2输入电压输入电压110V110V时，线圈时，线圈1 1输出电压为输出电压为220V220VD D、当线圈、当线圈2 2输入电压输入电压110V110V时，线圈时，线圈1 1输出电压为输出电压为110V110V图21-8 C R0 A B D 2、理想变压器的动态分析问题。、理想变压器的动态分析问题。 U U1 1 由电源决定由电源决定, U, U2 2由电源和匝数比决定与负载无关由电源和匝数比决定与负载无关 I I1 1和和I

18、 I2 2 随负载变化，随负载变化， P P入入随随P P出出的增加而增加的增加而增加 2122122;PIIRIIUI负负若若与与匝匝数数比比决决定定由由与与负负载载电电阻阻决决定定由由负负出出入入RUnnRUPP2121222)(/ 7、如图、如图38所示，设变压器为理想变压器，并保持输入电压所示，设变压器为理想变压器，并保持输入电压不变，为串联在原线圈的灯泡，不变，为串联在原线圈的灯泡，1、2、3为副线为副线圈的负载，当滑动变阻器的滑片向上移动时，则圈的负载，当滑动变阻器的滑片向上移动时，则 1灯亮度不变灯亮度不变; 2灯亮度减弱灯亮度减弱 3灯亮度减弱灯亮度减弱; 灯亮度增加。灯亮度增

19、加。自耦变压器自耦变压器电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器8、（、（05广东）广东）钳形电流表的外形和结构如图钳形电流表的外形和结构如图4（a）所示。图）所示。图4（a）中电流表的读数为中电流表的读数为12A 。图。图4（b）中用同一电缆线绕了）中用同一电缆线绕了3匝，则匝，则这种电流表能测直流电流，图这种电流表能测直流电流，图4（b）的读数为（）的读数为（ ）这种电流表能测交流电流，图这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为）的读数为04A这种电流表能测交流电流，图这种电流表能测交流电流，图4（b）的读数为）的读数为36A这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直

20、流电流，又能测交流电流，图4（b）的）的读数为读数为36A 图4（a）A铁芯图4（b）某理想变压器，其输入端接在电动势为某理想变压器，其输入端接在电动势为E、内阻为、内阻为r的交流电源的交流电源上，而输出端接电阻为上，而输出端接电阻为R的负载时，的负载时，R上可获得最大功率。求：上可获得最大功率。求： （1）这时输入电流为多大？负载上的最大功率为多少？）这时输入电流为多大？负载上的最大功率为多少？ （2）负载获得最大功率时，变压器的原、副线圈的电压各是多少？负载获得最大功率时，变压器的原、副线圈的电压各是多少？ （3）变压器的匝数比为多少？）变压器的匝数比为多少？学生习惯研究闭合电路最大学生习

21、惯研究闭合电路最大输出功率问题输出功率问题,往往忽略理想往往忽略理想变压器输入功率等于输出功变压器输入功率等于输出功率的信息率的信息.变压器等效电阻不变压器等效电阻不易想到易想到. 4 4、理想变压器与电路的综合应用、理想变压器与电路的综合应用某发电机输出功率某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。欧。现要求输电损耗为现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为，用户得到的电压恰好为220伏，则：伏，则：画出输电线路的示意图；画出输电线路的示意图；求出所用的变压器的原副线圈匝数比。求出所用的变压器的原副线圈匝数比。U4 =220VU1=1000V8U2U3（1）由于交变电流的大小和方向，交变电压）由于交变电流的大小和方向，交变电压的大小和正负，都随时间周期变化，这就引起的大小和正负，都随时间周期变化，这就引起磁场、电场的强弱和方向周期变化。因此，在磁场、电场的强弱和方向周期变化。因此，在研究带电粒子在场中受力时，一定要仔细地进研究带电粒子在场中受力时，一定要仔细地进行动态受力分析。行动态受力分析。（2）分析时还应注意因交变电流的周期性而）分析时还应注意因交变电流的周期性而引起的分析结果出现多解问题。引起的分析结果出现多解问题。