2023年整理后交变电流知识点讲解

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1、1. 交流电的产生 （1）交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。 方向随时间变化是交流电的最重要特性。 （2）交流电的产生 平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。 中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每通过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次通过中性面，感应电流的方向改变两次。 （3）正弦式交流电的变化规律： 若从中性面位置开始计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。 图像

2、如图所示：交变电流的知识点和经典例题一交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流(正弦交流电是其中一种特殊)。 二正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动1当从中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 E=msint， IImsintt是从该位置经t时间线框转过的角度也是线速度V与磁感应强度B的夹角还是线框面与中性面的夹角2当从平行B位置开始计时：则：E=mcost， IImcostt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（/2一t）3对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS； 对于n匝面

3、积为S的线圈来说Em=nBS。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=三几个物理量1中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多 （2）此位置磁通量的变化率为零所以 E=msint=0，IImsint=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体相应图中的t2，t4时刻，因而交流电完毕一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次 2. 表征交流电的物理量 （1）描述交流电的大小 瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向。 最大值：交流电在变化过程中所能达成的最大值是表征交流电强弱的物理量。 有效值

4、：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流电在能量方面的平均效果。让交流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是交流电的有效值。 各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。 （2）周期和频率 是用来表达交流电变化快慢的物理量： 3. 变压器 （1）变压器的构造及原理 构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈组成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。 工作原理 原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也会有交

5、变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种互相感应现象叫互感现象。变压器工作的物理基础就是运用互感现象。 （2）抱负变压器 铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。 线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。 铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。对抱负变压器有：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。变压器是输出电流和功率决定输入的,而输入电压决定输出 （3）原、副线圈中的电压、电流关系。 功率关系：P1=P2。 4. 远距离输电 远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上电能的热损耗。 减少远距离输电过程中电能损失的方法： 若输电功率

6、为P，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上热损耗P损=I2R，要小和增大S的办法减小R，但作用有限：另一是减小输电电流I，在输电功定P一定的输电功率。【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=05T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为2rads，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（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势（4）交流电电表的示数 （5）转动一周外力做的功解析：（1）感应电动势的最大值，mNBS100050122V=314V （2）转过600时的瞬时感

7、应电动势：emcos600=31405 V157 V （4）电压表达数为外电路电压的有效值： U=R=178 V （5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 WQ（）2（R十r）T099J 【例3】. 交流发电机的转子由BS的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时交流电压的即时值为V。【例4】 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。【例6】如图表达一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（ ） A5A； B5A； C35A ；D35A1小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所

8、示，此线圈与一个R10的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法对的的是A交变电流的周期为0.125B交变电流的频率为8HzC交变电流的有效值为AD交变电流的最大值为4A2.一抱负变压器原、副线圈匝数比n1:n2=115。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则A流过电阻的电流是20 AB与电阻并联的电压表的示数是100VC通过1分钟电阻发出的热量是6103 JD变压器的输入功率是1103W3.一抱负变压器的原线圈上接有正弦交变电压，输出电压保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。当R增

9、大时AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小DI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大4.（双）如图，一抱负变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为抱负电压表，读数分别为U1和U2； A1、A2 和A3为抱负电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中对的的是 AU2变小、I3变小 BU2不变、I3变大CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大VAR5. （双）如图，抱负变压器原副线圈匝数之比为41原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻若U0220V，100 Hz

10、，则下述结论对的的是A副线圈中电压表的读数为55 VB副线圈中输出交流电的周期为C原线圈中电流表的读数为0.5 AD原线圈中的输入功率为6.图l 、图2 分别表达两种电压的波形其中图l 所示电压按正弦规律变化。下列说法对的的是A图l 表达交流电，图2 表达直流电B两种电压的有效值相等C图1 所示电压的瞬时值表达式为：u=311 sin100tVD图l 所示电压经匝数比为10 : 1 的抱负变压器变压后频率变为本来的【例3】.分析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=U=20V。而转过30时刻的即时值为u=Umcos30=17.3V。【例4】该交流周期为T=0.3s，前t1=0

11、.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2=-6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有： I=3A解析：严格按照有效值的定义，交变电流的有效值的大小等于在热效应方面与之等效（在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等）的直流的电流值可选择一个周期（002 s）时间，根据焦耳定律，有： I2R002（4）2R001+（3）2R001解之可得： I5 A 答案：B1【答案】C【解析】由et图像可知，交变电流电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误。根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为A，选项C对的。2. 答案

12、：D【解析】原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；通过1分钟电阻发出的热量是61034J。3.答案：B【解析】抱负变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I2减小，导致输出功率P2减小，所以输入功率P1减小；输入的电压不变，所以输入的电流I1减小，B对的4.答案：BC【解析】：由于变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变当S断开时，由于负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C对的；由于R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B对的5.答案：AC【解析】：原线圈电压有效值U1=220V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表达数为0.5A， C对；输入功率为P=2200.5W=110W，D错；周期T= =0.02s，B错。6.答案：C【解析】：交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方为负，A错。有效值只对正弦交流电使用，最大值同样，所以B错。由图可知，C对。变压之后频率不变，D错。