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1、交变电流一沟通电：大小和方向都随时间作周期性变更的电流，叫做交变电流。其中按正弦规律变更的沟通叫正弦沟通电。如下图b、c、e所示电流都属于沟通电，其中图b是正弦沟通电。而a、(d)为直流，其中a为恒定电流。本章探讨对象都是沟通电。二正弦沟通电的变更规律正弦沟通电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 俯视图电动势的产生： 四条边都会切割磁感线产生感生电动势 边在随意时刻运动方向一样，电流方向相反，电动势会抵消； 边在随意时刻运动方向相反，电流方向相反，电动势会叠加 随意时刻t，线圈从中性面转过角度=t 三正弦式交变电流的变更规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量tt电动
2、势ett电压utt电流ittt是从该位置经t时间线框转过的角度也是线速度V及磁感应强度B的夹角，同时还是线框面及中性面的夹角当从平行B位置开始计时：那么：t， It 此时V、B间夹角为/2一t对于单匝矩形线圈来说2； 对于n匝面积为S的线圈来说。感应电动势的峰值仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度四个量确定。及轴的详细位置，线圈的形态及线圈是否闭合无关。四几个物理量1中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。0 1 此位置过线框的磁通量最多此位置不切割磁感线 2此位置磁通量的变更率为零斜率推断无感应电动势。0，I0 3此位置是电流方向发生变更的位置，详细对应图中的t2，t
3、4时刻，因此沟通电完成一次全变更中线框两次过中性面，电流的方向变更两次，频率为50的沟通电每秒方向变更100次2交变电流的最大值：1是匀速转动的角速度，其单位肯定为弧度秒， 2最大值对应的位置及中性面垂直，即线框面及磁感应强度B平行 3最大值对应图中的t1、t3时刻，每周中出现两次3瞬时值t， It代入时间即可求出不过写瞬时值时，不要遗忘写单位，4有效值：为了度量沟通电做功状况人们引入有效值，它是依据电流的热效应而定的就是分别用沟通电，直流电通过一样阻值的电阻，在一样时间内产生的热量一样，那么直流电的值为沟通电的有效值1正弦沟通的有效值及峰值之间的关系是= 。 留意：非正弦或余弦沟通无此关系，
4、但可按有效值的定义进展推导。 2伏特表及安培表读数为有效值对于沟通电假设没有特殊说明的均指有效值。3用电器铭牌上标明的额定电压、额定电流值是指有效值4保险丝的熔断电流指的是有效值例如生活中用的市电电压为220V，其最大值为220311V有时写为310V，频率为50，所以其电压即时值的表达式为311314t V。峰值、有效值、平均值在应用上的区分。峰值是沟通变更中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。假设对含电容电路，在推断电容器是否会被击穿时，那么需考虑沟通的峰值是否超过电容器的耐压值。对正弦沟通电，其正半周或负半周的平均电动势大小为，为峰值的2/倍。而一周期内的平均感应电动势却为
5、零。在计算沟通通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。5周期及频率：表征交变电流变更快慢的物理量，沟通电完成一次全变更的时间为周期；每秒钟完成全变更的次数叫沟通电的频率单位1/秒为赫兹角速度、频率、周期的关系2f五沟通电的相关计算 (从中性面开始转动) (线圈平面跟磁感线平行时) 1在探讨电容器的耐压值时只能用峰值2在探讨交变电流做功、电功率及产生热量时，只能用有效值3在探讨交变电流通过导体截面电量时，只能用平均值4在探讨某一时刻线圈受到的电磁力矩时，只能用瞬时值疑难辨析沟通电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变更率成正比
6、。当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦或余弦规律变更的。假设从中性面开始计时，0时，磁通量最大，应为余弦函数，此刻变更率为零切线斜率为零，时，磁通量为零，此刻变更率最大切线斜率最大，因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如下图分别是=t和t。从图象中我们可以看到，和e其中一个取最大值的时候，另一个必定为0。 一、关于沟通电的变更规律【例1】如下图，匀强磁场的磁感应强度05T，边长10的正方形线圈共100匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直及磁感线的对称轴匀速转动，角速度为2s，外电路电阻R4，求： 1转动过程中感应电动势的最大值 2由图示位置线圈平面及磁感线平行转过60
7、0时的即时感应电动势 3由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势 4沟通电电表的示数 5转动一周外力做的功 6周期内通过R的电量为多少？解析： t =2/t1感应电动势的最大值，mS100050122314V 2转过600时的瞬时感应电动势：e600=31405 V157 V 3通过600角过程中产生的平均感应电动势：/26V 4电压表示数为外电路电压的有效值： R=178 V 5转动一周所做的功等于电流产生的热量 WQ2R十rT099J 6周期内通过电阻R的电量QTT00866 C 【例2】 沟通发电机在工作时产生的电压流表示式为，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一
8、倍，那么此时电压流的变更规律变为 ABCD二、表征沟通电的物理量【例3】. 沟通发电机的转子由B平行S的位置开始匀速转动，及它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时沟通电压的即时值为。【例4】. 右图为一沟通随时间变更的图像，求此沟通的有效值。 【答案】 【例5】.沟通发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热为多少？外力做的功W为多少？ 分析：由电流的定义，计算电荷量应当用平均值：即，这里电流和电动势都必需要
9、用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。 求电热应当用有效值，先求总电热Q，再依据内外电阻之比求R上产生的电热。这里的电流必需要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。 依据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此。肯定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。感抗及容抗电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗()来表示：2f L此式说明线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的作用就越大，感抗也就越大。自感系数很大的线圈有通直流、阻沟通的作用，自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用.2.电容器对交变电流的阻碍作用 电容器对交
10、变电流的阻碍作用的大小用容抗()来表示：.此式说明电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，容抗也就越小。由于电容大的电容器对频率高的沟通电流有很好的通过作用，因此可以做成高频旁路电容器，通高频、阻低频；利用电容器对直流的阻挡作用，可以做成隔直电容器，通沟通、阻直流。1、粒子在电场磁场中运动 【例6】如下图，两块程度放置的平行金属板板长L = 1.4m，板距为d = 30 ，两板间有1.5T、垂直于纸面对里的匀强磁场，在两板上加如下图的脉动电压。在t = 0 时，质量为m = 210-15 、电量为q = 110-10C的正离子，以速度v0 = 4103从两板中间程度射入
11、，试问：1粒子在板间作什么运动？画出其轨迹。2粒子在场区运动的时间是多少？【答案】 1在第一个10-4s内离子作匀速直线运动。在第二个10 - 4s内作匀速圆周运动易知以后重复上述运动。26.510-4 s2、电感和电容对沟通电的作用【例7】 一个灯泡通过一个粗导线的线圈及一沟通电源相连接，一块铁插进线圈之后，该灯将：( )A变亮B变暗C对灯没影响 D无法推断【例8】如下图电路中，三只电灯的亮度一样，假如沟通电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何变更为什么 解析：当交变电流的频率增大时，线圈对交变电流的阻碍作用增大，通过灯泡L1的电流将因此而减小，所以灯泡L1的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作
12、用那么随交变电流频率的增大而减小，即流过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2的亮度将变亮.由于电阻的大小及交变电流的频率无关，流过灯泡L3的电流不变，因此其亮度也不变。【例9】如图，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小，此电路作用是：( )A.阻直流通沟通，输出沟通 B.阻沟通通直流，输出直流C.阻低频通高频，输出高频电流 D.阻高频通低频，输出低频和直流解析：线圈具有通直流和阻沟通以及通低频和阻高频的作用，将线圈串联在电路中，假如自自系数很小，那么它的主要功能就是通直流通低频阻高频。电容器具有通沟通和阻直流以及通高频和阻低频的作用，将电容器并联在L之后的电路中。将电流中的高频成分通过C，而直流
13、或低频成份被阻挡或阻碍，这样输出端就只有直流或低频电流了，答案D【例10】“二分频，音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段别离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例复原成高、低频的机械振动图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器，那么 B. C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器 C. L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器 D. L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析：线圈作用是“通直流，阻沟通；通低频，阻高频电容
14、的作用是“通沟通、隔直流；通高频、阻低频高频成分将通过C2到乙，故乙是高音扬声器低频成分通过石到甲故甲是低音扬声器1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器变压器、电能输送一、变压器1志向变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上构成变压器作用：在输送电能的过程中变更电压原理：电磁感应现象2志向变压器的志向化条件及其规律志向变压器的根本关系式中，电压和电流均为有效值。在志向变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的缘由，原、副线圈中都将产生感应电动势，依据法拉第电磁感应定律有：，忽视原、副线圈内阻，有 U1E1 ，U2E2另外，考虑到铁芯的导磁作用而且忽视漏磁，
15、即认为在随意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有由此便可得志向变压器的电压变更规律为在此根底上再忽视变压器自身的能量损失一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损和“铁损，有P12 而P11U1 P22U2于是又得志向变压器的电流变更规律为由此可见：1志向变压器的志向化条件一般指的是：忽视原、副线圈内阻上的分压，忽视原、副线圈磁通量的差异，忽视变压器自身的能量损耗事实上还忽视了变压器原、副线圈电路的功率因数的差异2志向变压器的规律本质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化及守恒定律在上述志向条件下的新的表现形式3、特殊变压器模型4、规律小结1熟记两个根本公式： P入
16、出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于全部输出功率之和。2原副线圈中过每匝线圈通量的变更率相等3原副线圈中电流变更规律一样，电流的周期频率一样4需要特殊引起留意的是：只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：变压器的输入功率由输出功率确定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压及副线圈匝数的平方成正比，及原线圈匝数的平方成反比，及副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载。“负载表示副线圈所接的用电器的实际功率。事实上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。(负载的大小指的是输出功率的大小)。当变压器原副线圈匝数比确定以后，其输出电压U2是由输
17、入电压U1确定的(即U21) 。假设副线圈上没有负载，副线圈电流为零输出功率为零，那么输入功率为零，原线圈电流也为零。只有副线圈接入肯定负载,有了肯定的电流,即有了肯定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流，同时有了相等的输入功率，P入出因此，变压器上的电压是由原线圈确定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来确定的。5当副线圈中有二个以上线圈同时工作时，U1U2U31n2n3，但电流不行=，此状况必需用原副线圈功率相等来求电流6变压器可以使输出电压上升或降低，但不行能使输出功率变大假假设是志向变压器输出功率也不行能削减7通常说的增大输出端负载，可理解为负载电阻减小；同理加大负载电阻可理解为降低输出
18、功率【例11】如下图，通过降压变压器将220 V沟通电降为36V供两灯运用，降为24V供仪器中的加热电炉运用假如变压器为志向变压器求：1假设n396匝，n2的匝数；2先合上K1、K3，再合上K2时，各电表读数的变更；3假设断开K3时A1读数削减220 ，此时加热电炉的功率；4当K1、K2、K3全部断开时，A2、V的读数【例12】如下图，一志向变压器原线圈、副线圈匝数比为3：1，副线圈接三个一样的灯泡，均能正常发光，假设在原线圈再串一一样的灯泡L，那么电源有效值不变 第12题LA、灯L及三灯亮度一样B、灯L比三灯都暗C、灯L将会被烧坏 D、无法推断其亮度状况【例13】如图17-8所示,变压器输入
19、 交变电压U肯定,两个副线圈的匝数为n2和n3,当把一电阻先后接在间和 间时,安培表的示数分别为I和I，那么I：I为 A 22 32 B .: C . n2 3 D . n32 22【例14】如下图为一志向变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，那么 A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小 C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D保持P的位置不变，K合在a处，假设U1增大，I1将增大二、电能输送1电路中电能损失P耗2，切不行用U2来算，当用U2
20、计算时，U表示的是降在导线上的电压，不是指的输电电压。2远间隔 输电。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特殊留意的。分析和计算时都必需用，而不能用。特殊重要的是要求会分析输电线上的功率损失，由此得出结论：削减输电线功率损失的途径是进步输电电压或增大输电导线的横截面积，现实面前，选择前者。【例15】有一台内阻为l的发电机，供给一个学校照明用电，如下图升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻4，全校共22个班，每班有“220 V，40W灯6盏假设保证全部电灯正常发光，那么：l发电机输出功率多大？2发电机电动势多大？3输电线上损耗的电功率多大？4输电效率是多少？5假设运用灯
21、数减半并正常发光发电机输出功率是否减半 解析：题中未加特殊说明，变压器即视为志向变压器，由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校间间隔 较短，不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗 发电机的电动势，一部分降在电源内阻上即，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，即I2R，其余的就是降压变压器原线圈电压U2，而U3应为灯的额定电压U额，详细计算由用户向前递推即可 1对降压变压器： 2I23I3灯=22640 5280w 而24U3880 V，所以I2灯2=5280/880=6A 对升压变压器： 2I222R2I262452805424 W， 所以 P出=542
22、4 W 2因为 U22I2R88064904V， 所以 U1=U2=904226 V 又因为2I2，所以2I24I2=24 A， 所以 U1I1r1=226241250 V 输电线上损耗的电功率2144W4P有用出100=10097 5电灯削减一半时，灯=2640 W， 2灯22640/880=3 A 所以出灯十2226403242676w 发电机的输出功率削减一半还要多，因输电线上的电流削减一半，输电线上电功率的损失削减到原来的1/4。说明：对变电过程较困难的输配电问题，应依据依次，分步推动或按“发电一一升压输电线降压一用电器的依次，或从“用电器倒推到“发电一步一步进展分析留意升压变压器到线
23、圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等远间隔 输电【例16】 远间隔 输送肯定功率的沟通电，假设输送电压进步到n倍，那么 A、输电线上的电压损失削减到原来的(1)倍 B、输电线上的电能损失不变C、输电线上的电能损失削减到原来的(n2-1)2 D、每根输电线上的电压损失削减到原来的1【例17】发电机输出功率为100 ，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .假设输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：1在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.2用户得到的电功率是多少？ 2021交变电流高考真题1. 一含有志向变压器的电路如下
24、图，图中电阻和的阻值分别是和，为志向沟通电流表，为正弦沟通电压源，输出电压的有效值恒定。当开关断开时，电流表的示数为；当闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为 A. 2 B. 3 C. 4 D. 52. 如图，志向变压器原、副线圈分别接有额定电压一样的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。以下说法正确的选项是A.原、副线圈砸数之比为9:1 B. 原、副线圈砸数之比为1:9a和ba和b的电功率之比为1:93. 如下图，志向变压器原线圈接在沟通电源上，图中各电表均为志向电表。以下说法正确的选项是 A、当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，消耗的功率变大B、
25、当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C、 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表示数变大D、假设闭合开关S，那么电流表示数变大，示数变大4. 接在家庭电路上的志向降压变压器给小灯泡L供电，假如将原、副线圈削减一样匝数，其它条件不变，那么 A小灯泡变亮 B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变 D通过原、副线圈电流的比值不变5. 图a所示，志向变压器的原、副线圈的匝数比为4:1，为阻值随温度上升而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为志向沟通电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变更，如图b所示。以下说法正确的选项是 A变压器输入、输出功率之比为4:1B变压器
26、原、副线圈中的电流强度之比为1:4Cu随t变更的规律为国际 单位制D假设热敏电阻的温度上升，那么电压表的示数不变，电流表的示数变大2021 交变电流高考真题1. 小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴，线圈绕匀速转动，如下图。矩形线圈边和边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，那么发电机输出电压( )A峰值是e0 B峰值是2e0 C有效值是 D有效值是2. 图示电路中，变压器为志向变压器，a、b接在电压有效值不变的沟通电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，视察到电流表A1的示数增大
27、了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A。那么以下说法正确的选项是( )A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿的方向滑动3. 如图，一志向变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈及一可变电阻串联后，接入一正弦沟通电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值11R0，是志向电压表；现将负载电阻的阻值减小为5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，那么( )4. 志向变压器的原、副线圈的匝数比为3 ：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值一样的电阻，原线圈一侧接有电压为220V的正弦沟通电源上，如下图，设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k，那么( ) A. 66V，1/9 B. 22V，1/9 C. 66V，1/3 D. 22V，1/3 5 远间隔 输电如以下图，两变压器均为志向变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1 、n2 。在T的原线圈两端接入一电压的沟通电源，假设输送电功率为P，输电线的总电阻为2r ，不考虑其它因素影响，那么输电线上损失的电功率为( )来源:学+科+网