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1、交变电流交变电流交变电流高考要求内容06070882.交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图像和三角函数表达式，最大值与有效值，周期与频率(II)17(6分)83.电阻、电感和电容对交变电流的作用(I)84.变压器的原理,电压比和电流比(II)85.电能的输送(I)18(6分)课时安排1.交变电流的产生及其变化规律交变电流的产生及其变化规律.(电阻、电感电阻、电感和电容对交变电流的作用和电容对交变电流的作用)(2课时课时)2.变压器与远距离送电变压器与远距离送电.(2课时课时)一一.交变电流的产生及其变化规律交变电流的产生及其变化规律1.矩形线圈矩形线圈n匝匝,ab=l1,bc=l
2、2,在磁感强度为在磁感强度为B的的匀强磁场中以匀强磁场中以oo为转轴为转轴匀速转动匀速转动,角速度为角速度为.从图示位置计时从图示位置计时.推导推导:(1)感应电动势瞬时值感应电动势瞬时值e表达式表达式.(2)电流电流i的表达式的表达式.(3)路端电压路端电压u表达式表达式.(4)从从SB位置开始计时位置开始计时,写出写出电动势的瞬时值的表达式电动势的瞬时值的表达式.rRabcdv、B夹角为夹角为=tv=l2/2eab=ecd=nBl1vsin =nBl1l2 sin/2e=2eab=nBl1l2 sin e=nBS sin t中性面中性面vv1v2 t交变电流的变化规律交变电流的变化规律电动
3、势的瞬时值电动势的瞬时值(从中性面开始计时从中性面开始计时)e=Em sin t Em=nB S由闭合电路的欧姆定律可计算由闭合电路的欧姆定律可计算i、u的瞬时的瞬时值和最大值值和最大值.问题问题1 如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中在匀强磁场中匀速转动，在线圈中都会产生感应电流吗匀速转动，在线圈中都会产生感应电流吗?O b B a d c O O b B a d c O产生感应电流的条件是产生感应电流的条件是磁通量发生变化磁通量发生变化.闭合线圈在匀强磁场中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向绕垂直于磁场方向的的转轴匀速转动转轴匀速转动,在线圈中就会产生正弦交流电在线圈
4、中就会产生正弦交流电.问题问题2 如图几种情况中，线圈的匝数和角速度如图几种情况中，线圈的匝数和角速度相同，感应电动势是否相同？相同，感应电动势是否相同？从从Em=nBS可以看出，最大值可以看出，最大值Em与转轴的与转轴的位置和线圈的形状无关位置和线圈的形状无关.感应电动势都相同感应电动势都相同.问题问题3 通过闭合线圈平面的通过闭合线圈平面的-t图象图象如图所示如图所示,下列说法正确的有下列说法正确的有A.t1时刻线圈中感应电动势最大时刻线圈中感应电动势最大B.t2时刻线圈中感应电动势最大时刻线圈中感应电动势最大C.t3时刻线圈平面与中性面重合时刻线圈平面与中性面重合D.t1、t3时刻线圈中
5、感应电流方向相反时刻线圈中感应电流方向相反【AD】1.将图象与发电机模型对应起来看将图象与发电机模型对应起来看.2.从电磁感应定律从电磁感应定律E=n /t可知，可知，-t图的图的切线的斜率表示切线的斜率表示e的大小的大小.问题问题4 如图所示，制成弧形的两磁极间放置一如图所示，制成弧形的两磁极间放置一个圆柱形铁心，产生一磁感线为放射性的磁个圆柱形铁心，产生一磁感线为放射性的磁场，该磁场方向都垂直于铁心表面，而以转场，该磁场方向都垂直于铁心表面，而以转轴为圆心的同一圆周上磁感应强度的大小相轴为圆心的同一圆周上磁感应强度的大小相等等.线圈匀速转动产生什么形式的交流电线圈匀速转动产生什么形式的交流
6、电?NSxvve2Blvt0T/2T3T/2 2T-2Blv交变电流的有效值交变电流的有效值1.根据电流的热效应定义：让交流电和直流电根据电流的热效应定义：让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热相等，就把这一直流电的数值间内产生的热相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值叫做这一交流电的有效值.2.对于正弦交变电流对于正弦交变电流例题例题1 下图表示一交流电的电流随时间而变下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电流的有效值是化的图象。此交流电流的有效值是A5A B.5/AC3.5A D.3.5/A【B】一般取一
7、个周期计算一般取一个周期计算.例题例题2 有一种整流电路可以将正弦交流电变有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）正弦规律变化）.则该脉动直流电电流的有效则该脉动直流电电流的有效值为值为【C】对于直流电也存在有效值问题对于直流电也存在有效值问题例题例题3 如图所示如图所示,矩形线圈矩形线圈n=100,内阻内阻r=5.0,在匀强磁场中以角速度在匀强磁场中以角速度绕垂直于磁场方向的绕垂直于磁场方向的轴转动轴转动,穿过每匝线圈的磁通量穿过每匝线圈的磁通量-t图象如图图象如图.外电路电阻外电路电阻R=95.(1)线圈匀速
8、转动的角速度线圈匀速转动的角速度是多少？是多少？(2)线圈中产生的感应电动势的最大值是多少线圈中产生的感应电动势的最大值是多少?(3)在在t=T/6时刻时刻,线圈中的感应电动势为多大线圈中的感应电动势为多大?(4)在在tT/12时刻时刻,线圈平面与磁感应强度的夹线圈平面与磁感应强度的夹角为多大角为多大?Em=nBS=N m=200Ve=Em cos t=100V =t=/6=30(或或150)例题例题4 如图所示如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcd中中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=1.0102,线圈电阻线圈电阻r=0.20,外电阻外电阻R=4.
9、8.线圈在磁感线圈在磁感强度强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴转轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=1.0102rad/s.求：求：(1)从图示位置开始计时从图示位置开始计时,写出感写出感应电流随时间变化的函数表达式应电流随时间变化的函数表达式.例题例题4 如图所示如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcd中中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=1.0102,线圈电阻线圈电阻r=0.20,外电阻外电阻R=4.8.线圈在磁感线圈在磁感强度强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴转
10、轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=1.0102rad/s.求：求：(2)如果线圈的转速提高如果线圈的转速提高1倍倍,写出写出感应电流随时间变化函数表达式感应电流随时间变化函数表达式.e=Em sin t例题例题4 如图所示如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcd中中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=1.0102,线圈电阻线圈电阻r=0.20,外电阻外电阻R=4.8.线圈在磁感线圈在磁感强度强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴转轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=1.0102rad/s.求：求：(3)t=1/
11、610-2s时，时，交流电压表交流电压表和交流电流表的示数和交流电流表的示数.U=IR=1.6102V例题例题4 如图所示如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcd中中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=1.0102,线圈电阻线圈电阻r=0.20,外电阻外电阻R=4.8.线圈在磁感线圈在磁感强度强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴转轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=1.0102rad/s.求：求：(4)此交流发电机的功率此交流发电机的功率.P=I2(R+r)=5.6103W焦耳热用有效值计算焦耳热用有效值计算.例
12、题例题4 如图所示如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcd中中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=1.0102,线圈电阻线圈电阻r=0.20,外电阻外电阻R=4.8.线圈在磁感线圈在磁感强度强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴转轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=1.0102rad/s.求：求：(5)从图示位置开始计时从图示位置开始计时,在四分在四分之一周期内通过之一周期内通过R的电荷量的电荷量.电荷量用平均值计算电荷量用平均值计算.二.变压器及远距离送电变压器及远距离送电理想变压器理想变压器1.1=22.f1=
13、f23.U1/U2=n1/n24.P1=P2(U1I1=U2I2)工作原理是电磁感应现象工作原理是电磁感应现象例题例题1 如图如图,ab接接220V交流电源交流电源,测得甲、乙测得甲、乙的的cd端输出电压为端输出电压为110V,若若cd接接110V交流电压交流电压,则甲、乙的则甲、乙的ab端输出电压为端输出电压为:A.220V,220VB.220V,110VC.110V,110VD.220V,0【B】例题例题2 理想变压器原线圈匝数为理想变压器原线圈匝数为n1,两副线圈两副线圈匝数为匝数为n2和和n3,原、副线圈的电压分别为原、副线圈的电压分别为U1、U2、U3,电流分别为电流分别为I1、I2
14、、I3,则则A.U1/U2=n1/n2,U2/U3=n2/n3B.I1/I2=n2/n1,I1/I3=n3/n1C.I1UI=I2U2+I3U3D.n1I1=n2I2+n3I3【ACD】例题例题3 某理想变压器的原、副线圈的匝数均某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电弦交流电,在其它条件不变的情况下在其它条件不变的情况下,为了使变为了使变压器输入功率增大压器输入功率增大,可使可使A.增加原线圈匝数增加原线圈匝数n1B.增加副线圈匝数增加副线圈匝数n2C.增大负载电阻增大负载电阻R的值的值D.减小负载电阻减小负载电阻
15、R的值的值【BD】例题例题4 理想变压器通过电阻不能忽略的输电理想变压器通过电阻不能忽略的输电线向用户供电线向用户供电,当开关当开关S闭合时闭合时A.MN两点的电压两点的电压 UMN减小减小.B.输电线上的电压输电线上的电压 UR增大增大.C.流过灯泡流过灯泡L1的电流的电流IL1增大增大.D.原线圈中的电流原线圈中的电流 I1增大增大.【BD】电压互感器与电流互感器电压互感器与电流互感器电压互感器电压互感器U1/U2=n1/n2n2 n1 U2 n1 I2I1远距离输电P1=P2U1/U2=n1/n2P3=P4U1/U2=n1/n2例题例题5 下列关于远距离输送电所造成的电压下列关于远距离输
16、送电所造成的电压损失的说法中损失的说法中,正确的有正确的有A.只有输电线路的电阻才造成电压损失只有输电线路的电阻才造成电压损失B.只有输电线路的电抗才造成电压损失只有输电线路的电抗才造成电压损失C.输电线路的电阻和电抗都造成了电压损失输电线路的电阻和电抗都造成了电压损失D.若用高压直流输电若用高压直流输电,可以减小因电抗造成的可以减小因电抗造成的损失损失【CD】例题例题6 远距离输电线的示意图如图远距离输电线的示意图如图.若发电机的输出若发电机的输出电压不变电压不变,则下列叙述中正确的是则下列叙述中正确的是A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消
17、耗的功率无关耗的功率无关B.输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数比决定比决定C.当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压压【C】07北京北京 电阻电阻R1、R2与交流电源按照图与交流电源按照图1方式连方式连接，接，R1=10，R2=20.合上开关合上开关S后，通过后，通过电阻电阻R1的正弦交变电流的正弦交变电流i随时间随时间t变化的情况如变化的情况如图图2所示所示.则则 A.通过通过R1的电流有效值
18、是的电流有效值是1.2AB.R1两端的电压有效值是两端的电压有效值是6VC.通过通过R2的电流最大值是的电流最大值是1.2 AD.R2两端的电压最大值是两端的电压最大值是6 V【B】08北京北京 一理想变压器原、副线圈匝数比一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5.原线圈与正弦交变电源连接原线圈与正弦交变电源连接,输入输入电压电压u如图所示如图所示.副线圈仅接入一个副线圈仅接入一个10 的电的电阻则阻则A.流过电阻的电流是流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是与电阻并联的电压表的示数是100 VC.经过经过1分钟电阻发出的热量是分钟电阻发出的热量是6103 JD.变压器的输入功率是变压器的输入功率是1103 W【D】