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1、交变电流,本章考点目标,本章知识体系:,交流电的产生,一、交变电流的产生,二、交变电流的变化规律,常见的几种交变电流：,表征交变电流的物理量,瞬时值,最大值,有效值,平均值,交流电的有效值,u/v,t/s,1,1,2,3,4,-3,-2,-1,-4,0,2,3,4,各种电流的有效值,u/v,t/s,1,1,2,3,4,-3,-2,-1,-4,0,2,3,4,u/v,t/s,1,1,2,3,4,-3,-2,-1,-4,0,2,3,4,u/v,t/s,1,1,2,3,4,-3,-2,-1,-4,0,2,3,4,5,u/v,t/10-2s,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5,10,15,20
2、,-15,-10,-5,-20,u/v,t/10-2s,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5,10,15,20,-15,-10,-5,-20,u/v,t/10-2s,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5,10,15,20,-15,-10,-5,-20,正弦交流电的有效值,不特别强调，交流电的电压与电流都指有效值； 用电器标出的电压与电流都为有效值(电容器标的是最大电压) ； 交流电压表、电流表测量的计数均为有效值。,题1.设一个正方形金属线框,其匝数为100匝,边长L=10cm,电阻 r=1.0,在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度=100rad/s，外电阻
3、R=4.0.求: (1)外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳?,题1.设一个正方形金属线框,其匝数为100匝,边长L=10cm,电阻 r=1.0,在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度=100rad/s，外电阻R=4.0.求: (1)外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳?,(2) 若线框从中性面开始转动90角的过程中, 通过外电阻的电量是多少?,题1.设一个正方形金属线框,其匝数为100匝,边长L=10cm,电阻 r=1.0,在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度=100rad/s，外电阻R=4.0.求: (1)外电阻在10min内产生的热量
4、为多少焦耳?,(2) 若线框从中性面开始转动90角的过程中, 通过外电阻的电量是多少?,(3)若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为78.5v的氖管,求在10min内氖管点亮的时间有多长?,题1.设一个正方形金属线框,其匝数为100匝,边长L=10cm,电阻 r=1.0,在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度=100rad/s，外电阻R=4.0.求: (1)外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳?,(2) 若线框从中性面开始转动90角的过程中, 通过外电阻的电量是多少?,(3)若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为78.5v的氖管,求在10min内氖管点亮的时间有多长?
5、,(4)当外电路断开时,一并接在发电机输出端的电容器的击穿电压至少为多大?,电感和电容对交变电流的作用,电感对交变电流的影响,电容对交变电流的影响,电容: 通交流、隔直流- 隔直电容 通高频、阻低频-高频旁路电容,电感: 通直线、阻交流-低频扼流圈 通低频、阻高频-高频扼流圈,题2.如图所示,某电子线路的输入端的输入电流既有直流成分,又有交流高频与交流低频成分,若通过该电路只把交流的低频成分送到下一级,那么关于该电路中各器件的作用,下列说法中正确的有: ( ) A.L的功能为通直流,阻交流,是高频扼流圈 B.L的功能为通直流,阻交流, 是低频扼流圈 C.C1的功能为通交流,隔直流, 是隔直电容
6、 D.C2的功能为通高频,阻低频,是高频旁路电容,BCD,变压器,变压器的结构,原线圈,副线圈,铁芯,原线圈：电压输入端的线圈 副线圈：电压输出端的线圈 铁芯：是软磁材料制成，作用-导磁,理想变压器,理想变压器：输出功率等于输入功率，即变压器无能量损失。 无铜损：原副线圈无直流电阻； 无铁损：铁芯无涡流； 无磁损：变压器无漏磁。,变压器的工作原理,变压器的工作原理,降压变压器：n1n2 升压变压器：n1n2,u1,u2,降压变压器：I1I2 不管升降变压器，f1=f2,u1,u2,I1,I2,u1I1= u2I2,变压器的工作原理,u1,u3,I1,I2,I3,u1：u2： u3= n1：n2
7、： n3,u1I1=u2I2 +u3I3,n1I1=n2I2 +n3I3,u2,变压器的工作原理,u1,u2,I1,I2,u1决定了u2,I2决定了I1,P2决定了P1,自耦变压器,自耦变压器,电压互感器,作用：将高压变为低压 实际电压为电压表的读数乘铭牌的变压比 U1=U2(U1/U2) 接地是为了安全,电流互感器,作用：将大电流变为小电流，实际上是升压变压器。 实际电流为电流表的读数乘铭牌的变流比 I1=I2(I1/I2) 接地是为了安全,钳形电流计,原线圈只有一匝的升压变压器。 优点：在测量电流时，不需要切断导线。 只能测量交变电流。,钳形电流计,题3.如图所示，理想变压器的原、副线圈巾
8、数之比为n1n2=41，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a、b端加一定交流电压后，试求：（1）两电阻消耗的电功率之比；（2）两电阻两端电压之比.,(1) 1：16,(2) 1：4,电能的输送,电能输送的基本要求： 可靠、保质、经济,输电线上的功率损失,P=I2R,电能的输送,一、减小输电线的电阻： 1.选用电阻率较小的导线(铜与铝) 2.增加导线的截面积 困难：耗材多成本高；架线困难；电容带来的 容抗损失很大。,如何减少输电线上的功率损失,二、减小输电线中的电流： 根据P=IU可知，在输出功率一定的情况下，提高 输送电压，来减小输电线中的电流。,远距离输送电示意图,电
9、能输送的示意图,电能输送的示意图,题4.设某发电站到用电区的输电电阻R=10,输送功率为20000W,发电机的输出电压为500V. （1）试计算出输电的效率(不考虑输电线路的电抗 引起的损耗).,(2)若要求输电的效率达到95%,则用来提高输电电压的升压变压器的原副边的匝数比是多大?,(3)若某用电区需要用电电压为220V,求需要的降压变压器的原副边的匝数比.,题5.如图所示的脉动电流, 通过升压变压器和降压变压器的匝数比分别为1:10和10:1的输电设备输送电能.已知输电线的电阻为10,用电区需要220V 8800W的电能,求: (1)升压变压器原线圈的保险丝的 熔断电流不能小于多少? (2
10、)升压变压器原线圈电压的最大值多大?,练习1、理想变压器原、副线圈匝数比为4 ：1，若在原线圈上加u=400 sin100t（V）的交流电压，则在副线圈两端的电压表测得的电压为：（ ） A、100 V；B、100V； C、1600 V D、1600V,B,练习2.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( ) (A)U1：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3 (B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1 (C) n1I1=n2I2
11、n3I3 (D) I1U1=I2U2I3U3,A C D,练习3：图（甲）、（乙）两电路中，当a、b两端与e、f 两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d 间与g、h 间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、h 两端加上110V的交流电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V和 V,若分别在c、d两端与g、h 两端加上110V的恒定电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V和 V.,d,110,220,110,0,练习4、如图，理想变压器的次级串3只灯泡，初级串1只灯泡，四只灯泡型号相同，若四只都正常发光，变压器的变压比为 。,1：1,练习5、如图是一个理想变压器的电路图，若A、
12、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4,解：设灯泡正常发光的电流为I，,则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。,所以原、副线圈的匝数比为 4 1,C,练习6：在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2的匝数之比n1n2=21在不接负载的情况下【 】 A当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为110V B当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为55V C当线圈2输入电
13、压110V时， 线圈1输出电压为220V D当线圈2输入电压110V时， 线圈1输出电压为110V,【分析】 每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以当从线圈1输入电压U1=220V时，由,【答】 B、D,当从线圈2输入电压U2=110V时，同理由,练习7、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=500伏，向远距离输电的输电线总电阻R=10欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：画出输电线路的示意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。,线路上损耗的功率为P = 5000 W，,P =I2 2 R,电流为I2 =25A，,线路上的电压为U=I2 R=200V，
14、,U2 =P/I2 =100000/25=4000V,n1n2 =U 1U2 =1 4,U3=U2 -U =3800V,U4 =220V,n3n4 =U 3U4 =190 11,解：,三相交变电流,三相交流发电机,磁极旋转式发电机 电枢旋转式发电机,三相交流发电机,A,C,B,IA,IC,IB,Z,X,Y,发电机,负载,1,2,3,三相交流发电机,星形连接,三角形连接,A,C,B,IA,N,发电机,负载,1,2,3,电源星形 负载三角形,A,C,B,IA,IC,IB,发电机,负载,1,2,3,U线,N,电源三角形 负载星形,电磁场和电磁波,电磁振荡 电路中的电荷和电流以及跟它们联系的电场和磁场作周期性变化的现象。 在电磁振荡过程中产生的大小、方向周期性变化的电流叫振荡电流。 产生振荡电流的电路称为振荡电路。,注意: 1. 在没有能量损失的电磁振荡过程中，电场能和磁场能的总和保持不变。 2. 电场能决定于电荷q，磁场能决定于电流i 3. 当电容器上的电荷q、电压u 最大时电路中电流i =0 当q、u为0时, 线
