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1、第五章交变电流第五章交变电流青龙一中青龙一中 郑印良郑印良1.1.下列哪些图象表示的是交变电流？下列哪些图象表示的是交变电流？、交变电流：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的交流电叫做交变电流的交流电叫做交变电流 电压和电流随时间按电压和电流随时间按变化的交流电变化的交流电叫正弦交流电叫正弦交流电、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于、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，线圈中就会产生磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 磁感线，线圈中没有感应电流，这样的磁感线，线
2、圈中没有感应电流，这样的位置叫做位置叫做 线圈平面每经过线圈平面每经过 一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变转动一周，感应电流方向改变大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流不切割不切割中性面中性面中性面中性面两次两次3 3、规律：、规律： 函数表达式：函数表达式：从从 开始计时开始计时tIimsin电压电压: :tUumsintEemsin电动势电动势: :NBSEm复习回顾复习回顾在在纯电阻电路纯电阻电路中中: :电流电流: :一、描述交流电的物理量：一、描述交流电的物理量：1 1、最大值（、最大
3、值（峰值峰值）： E Em m U Um m m mNBSEm2 2、瞬时值：、瞬时值： u i eu i etEemsin（1 1）定义：）定义： 根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和直流来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：2mEE 2mII E U E U I I3、有效值、有效值(3)(3)说明：说明：、以上关系式
4、只适用于、以上关系式只适用于正弦正弦或或余弦余弦交流电；交流电；、交流用电器的、交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流指的指的是有效值；是有效值； 、交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表的读数是有效值的读数是有效值、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值、电容器上所标电压是所允许加的电压的、电容器上所标电压是所允许加的电压的 最大值最大值3 3、有效值、有效值一、交变电流的产生一、交变电流的产生平均值：平均值：ENt 、求通过某导体截面的、求通过某导体截面的电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。（4 4）注意：）注意：峰值峰值（最大值）、
5、（最大值）、有效值有效值、 平均值平均值在应用上的区别。在应用上的区别。 、在求交流电的、在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必须用交时必须用交流电的有效值。流电的有效值。 3 3、有效值、有效值4 4、周期周期和和频率频率：（1 1）周期：）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。交变电流完成一次周期性变化所需的时间。（3 3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度角速度 （2 2）频率：）频率：一秒内完成周期性变化的次数。一秒内完成周期性变化的次数。 T T和和f f的物理意义：表征交流电的物理意义：表征交流电变化的快慢变化的快慢（4 4）关系：）关系
6、：Tf1fT22一、描述交流电的物理量：一、描述交流电的物理量：一个周期内电流方向改变两次。一个周期内电流方向改变两次。 正弦式交变电流正弦式交变电流瞬时值：瞬时值：e=EMsint(中性面始中性面始) e=EMcost(B/S始）始）最大值：最大值：EM=nbs有效值：计算功率、电功、电热、有效值：计算功率、电功、电热、 电流表和电压表示数均为有效值电流表和电压表示数均为有效值平均值：计算电流平均值：计算电流 例例4.4.如图所示，线圈的面积是如图所示，线圈的面积是0.050.05，共有，共有100100匝；匝；线圈电阻为线圈电阻为11，外接电阻，外接电阻R R99，匀强磁场的磁感，匀强磁场
7、的磁感应强度为应强度为B B1 1TT，当线圈以，当线圈以300r/min300r/min的转速匀速的转速匀速旋转时，求：旋转时，求：(1)(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感圈中感应电动势的瞬时表达式；应电动势的瞬时表达式；(2)(2)线圈转过线圈转过1 130s30s时电动势的瞬时值时电动势的瞬时值多大；多大；(4)(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。线圈每转过一周，外力所做的功。V325(3)(3)电路中电压表和电流表示数电路中电压表和电流表示数 各各是多少是多少A25 .2V25 .22Vt)10sin(502.5 J2.5 J 例例5.
8、5.如图所示，矩形线圈的匝数为如图所示，矩形线圈的匝数为n n，线圈面，线圈面积为积为S S，线圈内阻为，线圈内阻为r r，在磁感应强度为，在磁感应强度为B B的匀强的匀强磁场中绕磁场中绕OOOO轴以角速度轴以角速度匀速转动，外电匀速转动，外电路电阻为路电阻为R R。在线圈由图示位置转过。在线圈由图示位置转过9090的过的过程中，求：程中，求：(1)(1)通过电阻通过电阻R R的电量的电量q q；n B SqI tRr(2)(2) 电阻电阻R R上产生的焦耳热上产生的焦耳热QQ 在此过程中电阻在此过程中电阻R R上的焦上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热耳热为一个周期内产生焦耳热的的1 14 4，
9、 222)(4)41rRnBSRRTIQ（ 练习练习4 4：边长为：边长为a a的的单匝单匝正方形线圈在磁感应正方形线圈在磁感应强度为强度为B B的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以OOOO为轴匀速转动，为轴匀速转动，角速度为角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为为R R，求：，求：(1)(1)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过T T4 4的过程中产生的的过程中产生的热量热量QQRaBQ442(2)(2)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过T T4 4的的过程中通过线圈某截面的电过程中通过线圈某截面的电量量q q 2222BaBaqItRR某交流电压随时间的变化规
10、律如图所示，则某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是此交流电的频率是_Hz_Hz。若将该电压加在。若将该电压加在10uF10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V_V；若将该电压加在一阻值为；若将该电压加在一阻值为1K1K的纯电的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于于_A_A。20020020.2520021 . 0u/vt/s课堂练习课堂练习图中两交变电流通过相同的电阻图中两交变电流通过相同的电阻R
11、 R。求：。求：（1 1）分别写出它们的有效值、周期和频率。）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2 2）计算它们在）计算它们在R R上产生的功率之比。上产生的功率之比。（2）P甲甲:P乙乙I I12R:I I22R（I I1I I2）21:2 AI225) 1 (1sT4 . 01Hzf5 . 21AI52sT4 . 02Hzf5 . 22课堂练习课堂练习如图所示为某正弦交流电流的图像，求其如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。表达式。 I Im m 20A20A100rad/s.100rad/s.电流的瞬
12、时表达式为电流的瞬时表达式为i i20sin100t(A)20sin100t(A)T T0.02s0.02s课堂练习课堂练习如图表示一交流电随时间而变化的图象此交流电流的有效值是 _ 课堂练习课堂练习将电阻R两端接20V的恒定电压时，电阻R消耗的功率是10W，如果将这个电阻R两端接上如图所示的正弦交流电压时，这电阻实际消耗的功率是 _课堂练习课堂练习 练习练习2 2：如图表示一交流随时间变化：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。的图像，求此交流的有效值。to123424iAs图1535IA 2221222TTI RTI RI R2222141()()2222I练习练习3:3:一个
13、电阻接在一个电阻接在10V10V的直流电源上，的直流电源上，它的发热功率是它的发热功率是P P，当接到电压为，当接到电压为u=10sintVu=10sintV的交流电源上，它的发热功的交流电源上，它的发热功率率 （ ） A0.25P B0.5P CP D2PB一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理 互感现象互感现象 理想变压器理想变压器 P P入入P P出出二、理想变压器的变压规律二、理想变压器的变压规律 U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2三、理想变压器的变流规律：三、理想变压器的变流规律： I I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1 小结小结远距离高压输电远
14、距离高压输电 例：例：在远距离输电中，当输送的电功率在远距离输电中，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相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（法正确的是（ ）(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，减小输电导线的电阻可以减小损失的功率， 但此种方法很有限但此种方法很有限(B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减提高输送电压从而减小输送电流，可大大减 小损失小损失 的功率的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比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损失的功率与输电线上的电压降成反比A B C19远距离输电装置如图所示
15、，升压变压器和降压变压器均是理想变压器。当K由2改接为1时，下列说法正确的是（ ）A电压表读数变大B电流表读数变大C电流表读数变小D输电线损失的功率减小、一个变压器有两个线圈，若你手边有、一个变压器有两个线圈，若你手边有交流电源，导线，交流电压表，你怎样交流电源，导线，交流电压表，你怎样确定这两个线圈的匝数？确定这两个线圈的匝数？VU1:U3=n1:n3U1:U2=n1:n2、一交流电压、一交流电压U311sin314tV，加在，加在一个一个“220V、40W”的白炽灯泡上，请的白炽灯泡上，请问：（问：（1）这个灯泡能正常发光吗？）这个灯泡能正常发光吗？（2）如果用多用电表交流档去测量通过）如
16、果用多用电表交流档去测量通过这个灯泡的电流，读数应该是多大这个灯泡的电流，读数应该是多大?（3）写出电流瞬时值的表达式）写出电流瞬时值的表达式 I=P/U=0.18 Ai=0.26sin314t A能能、如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是（） ACDBB11、如图所示，理想变压器原副线圈接有相同、如图所示，理想变压器原副线圈接有相同的灯泡的灯泡A、B，原副线圈匝数比为，原副线圈匝数比为2：1，交变电，交变电源电压是源电压是U，则，则B灯两端的电压是（灯两端的电压是（ ）A、U/2 B、2UC、U/5 D、2U/5D ABU、一座小型水电站输出功率是、一座小型水电站输出功率是20KW，输电电压是，输电电压是400V，如果输，如果输电线上的总电阻是电线上的总电阻是1，那么输电线，那么输电线上损失的电功率是多少？用户得到上损失的电功率是多少？用户得到的电功率是多少？假如用的电功率是多少？假如用4000V的的电压输电，则答案分别是多少？电压输电，则答案分别是多少？I=P/U=50(A)I =P/U =5 (A)PQ=I2Rt=2.5103(W)PQ =I 2Rt=25 (W)