高中物理选修交变电流知识复习

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1、 交变电流复习交变电流复习知识小结知识小结一、一、交交变电变电流的产生及描述流的产生及描述1、交交变电变电流定义流定义线圈在线圈在匀强磁场匀强磁场中绕中绕垂直于磁场的轴垂直于磁场的轴匀速转动匀速转动。2、交交变电变电流的产生流的产生3、交交变电变电流的图像及变化规律流的图像及变化规律abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB交流电的图像交流电的图像 tEemsintIimsintUumsinEm=NBS =NmeoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23/23/222tt t交流电的变化规律交流电的变化规律 、交流电的产生：矩形线

2、圈在匀、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轴匀速旋强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时，线圈中就产生转时，线圈中就产生 、交变电流：、交变电流：和和 都随时间做都随时间做 的电流叫的电流叫做交变电流电压和电流随时间按做交变电流电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电变化的交流电叫正弦交流电 课堂练习课堂练习二、交流电的描述二、交流电的描述1.1.周期和频率周期和频率（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：线圈在磁场中转动的角速度）、角频率：线圈在磁场中转动的角速度 （2）、频率：交变电流一秒内完成

3、周期性变化的次数。）、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。物理意义：交变电流随时间作周期性变化，周期物理意义：交变电流随时间作周期性变化，周期和频率就是表征交变流电和频率就是表征交变流电变化快慢变化快慢的物理量。的物理量。（4 4）、关系：）、关系：Tf1fT221、某交流发电机产生的感应电动势与时间、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的线圈的转速加倍转速加倍，则交流电动势的最大值和周，则交流电动势的最大值和周期分别变为期分别变为 ()A400V,0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s

4、D200V,0.08s2、如图示为某正弦交流电流的图、如图示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。出该电流的瞬时值表达式。Im20A100rad/s.电流的瞬时表达式为电流的瞬时表达式为i20sin100t (A)T0.02s三、峰值和有效值三、峰值和有效值1、峰值：、峰值：电流或电压所能达到的最大值。电流或电压所能达到的最大值。SNBEm2 2、有效值、有效值 定义：定义：根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等

5、，就把这个直流的数如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。值叫做这个交流的有效值。(重、难点）重、难点）E、U、I说明：说明：A、以上关系式只适用于、以上关系式只适用于正弦正弦或或余弦余弦交交流电；流电；B、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 指的是有效值；指的是有效值；C、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的读数是 有效值有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值有效值 1.如图表示一交流的电流随时间变如图表示一交流的电流随时间变化的图像化的图像,求该电流的有效值。求

6、该电流的有效值。4 23 2222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52A四、变压器的结构与原理四、变压器的结构与原理注意：常用的电力变压器和一般低频变压注意：常用的电力变压器和一般低频变压器的铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合成器的铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合成闭合的形状。线圈必须绕在铁芯上。闭合的形状。线圈必须绕在铁芯上。原线圈（初级线圈）：跟电源相原线圈（初级线圈）：跟电源相连，用绝缘线绕成的连，用绝缘线绕成的副线圈（次级线圈）：跟负载相副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘线绕成的连，用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢闭合铁芯是由

7、涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。薄片叠合而成。1.变压器的三个基本组成部分变压器的三个基本组成部分U1U2 2.理想变压器原副线圈的端电压之理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比比等于这两个线圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -变压器使电压升高，变压器使电压升高，升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -变压器使电压降低，变压器使电压降低，降压变压器降压变压器2121nnUU3.电流与匝数的关系电流与匝数的关系理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2

8、 2I I2 2P出出=P入入121221nnUUII电压高的线圈电电压高的线圈电流小；电压低的流小；电压低的电流大。电流大。练习练习1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表线运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数为的示数为12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为 （）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B1803 A 练习练习2 2、一理

9、想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数 n n1 1=1100=1100，接在电压，接在电压220V220V的交流电源上，的交流电源上，当它对当它对11 11只并联的只并联的“36V36V，60w60w”的灯泡的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I I1 1=_=_。(1)U(1)U1 1=220V,U=220V,U2 2=36V,U=36V,U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2(2)I(2)I2 2=P=P2 2/U/U2 2=660/36A,I=660/36

10、A,I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1或或 P P1 1=P=P2 2=660W,I=660W,I1 1=P=P1 1/U/U1 1 练习练习2 2、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数 n n1 1=1100=1100，接在电压，接在电压220V220V的交流电源上，的交流电源上，当它对当它对11 11只并联的只并联的“36V36V，60w60w”的灯泡的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I I1 1=_=_。AVR1R2SA A.U.U 增大、增大、

11、I I 增大、增大、P PR R1 1 增大增大C C.U.U 减小、减小、I I 减小、减小、P PR1 R1 减小减小D D.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P PR1 R1 不变不变B B.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P PR1R1 增大增大 练习练习3 3、如图所示：理想变压器的原线圈如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S S原来闭合，且原来闭合，且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流断开，那么交流电压表的示数电压表的示数U U、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用

12、电和用电器上器上R R1 1的功率的功率P PR R1 1将分别（将分别（）D D 思考：变压器输入输思考：变压器输入输出电压、电流、功率大出电压、电流、功率大小之间的因果关系小之间的因果关系 是是怎样的？怎样的？练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为的匝数比为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只相同的灯泡，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡连入电路中，若灯泡L L2 2、L L3 3、L L4 4均能正常发光，均能正常发光，则灯泡则灯泡L L1 1 （）A A、也能正常发光、也能正常发光B B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C C

13、、将会烧坏、将会烧坏D D、不能确定、不能确定A An1n2若输入电压为若输入电压为U，则灯，则灯泡的额定电压为多大？泡的额定电压为多大？电源输入功率多大？电源输入功率多大？五、五、电能的输送电能的输送1.减少电压减少电压功率损失功率损失减小输电线的电阻减小输电线的电阻减小输电电流减小输电电流U损损=Ir P损损=I2r14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器2.2.远距离输电系统远距离输电系统功率关系：功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3远距离输电原理图远距离输电原理图电压关系：电压关系：2121

14、nnUU4343nnUUU3=U2-Ir线练习练习某交流发电机的输出电压为220V，输出的电功率为4400W，发电机到用户的输电线的电阻为4，求：如果有变压比为1：10的升压变压器升压后向用户输电，再用变压比为10：1的降压变压器降压，用户得到的实际电压和电功率又是多少？P P1 1=4400(W)=4400(W)U U1 1=220(v)=220(v)U U2 2=n=n2 2U U1 1/n/n1 1=2200(v)=2200(v)I=PI=P2 2/U/U2 2=P=P1 1/U/U2 2=4400/2200=2(A)=4400/2200=2(A)P Pr r=I=I2 2r=16(W)r=16(W)U U3 3=U=U2 2-U-Ur r=2200-I=2200-I2 2r=2192(V)r=2192(V)P P用用=P=P1 1-P-Pr r=4400-16=4384(W)=4400-16=4384(W)U U用用=U=U4 4=n=n4 4U U3 3/n/n3 3=219.2(V)=219.2(V)