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1、第五章 交变电流练习和习题解答练习一(1)对于图5-21所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列描述哪些是正确的？电流的大小变化，方向也变化，是交流；电流的大小变化，方向不变，不是交流；电流的大小不变，方向不变，是直流；电流的大小不变，方向变化，是交流；以上说法都不正确解：从图象中看出，电流的大小随时间作周期性变化，但电流的方向不变，所以根据交流的定义，该电流不是交流的说法正确(2)一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为 400 V，线圈匀速转动的角速度为 314 rads，试写出电动势瞬时值的表达式如果该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为2 000，则电路中电流的峰值
2、为多少？电流的瞬时值表达式怎样？解：根据电动势瞬时值的公式e=msint，由m=400V，=314rads， e=400sin314ti=0.2sin314tA(3)某用电器两端允许加的最大直流电压是 100 V，能否把它接在交流电压是 100 V的电路里？为什么？解：不能交流电压 100 V是指有效值，这个交流电路里电压的坏(4)照明用交流的电压是 220 V，动力供电线路的电压是380 V，它们的有效值、峰值各是多少？(5)有一正弦式电流，电流的有效值是2 A，它的峰值是多少？(6)图 5-22是一个按正弦规律变化的交流的图象根据图象求出它的周期、频率和电流的峰值解：周期是0.2s，频率是
3、5Hz电流峰值是10A练习二(1)变压器为什么不能改变直流的电压？解：直流电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是直流电流，电流大小、方向不变，所以产生的磁场通过副线圈的磁通量不变因此，在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以变压器不能改变直流的电压(2)收音机中的变压器，原线圈有 1210匝，接在 220 V的交流电源上要得到5V、6.3V和350 V三种输出电压，求这三个副线圈的匝数有n2=n1由于U1=220V，n1=1210匝，故(3)为了安全，机床上照明电灯用的电压是 36 V，这个电压是把 220 V的电压降压后得到的如果变压器的原线圈是 1140匝，副线圈是多
4、少匝？这台变压器给 40 W的电灯供电，原副线圈的电流强度各是多大？本题，U1=220V，U2=36V，n1=1140匝，副线圈输出功率P2=U2I2，其中P2=40W，U2=36V，根据I1U1=I2U2，(4)变压器原理可以用来测量线圈的匝数：把被测线圈作原线圈，用一个匝数已知的线圈作副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数已知副线圈有 400匝，把原线圈接到 220 V的线路中，测得副线圈的电压是55 V，求原线圈的匝数本题，U1=220V，U2=55V，n2=400匝练习三(1)用500 A的电流输送 3 300 kW的电功率，输电电压应该是多少伏？解：电功率P=I
5、U由于I=500 A，P=3 300 kW=3300103W，(2)输送4800 kW的电功率，采用 110 kW高压输电，输电导线中的电流是多少安？如果用 110 V电压输电，输电导线中的电流将是多少？解：电功率P=UI，其中 P=4 800 kW=4 800103W可见，大功率输电是不可能用低压电的(3)一座小型水电站，它输出的电功率是20kW，输电电压是400V如果输电导线的总电阻是0.5，那么输电导线上损失的电功率是多少？用户得到的电功率是多少？假如用 250 V的电压输电，输电导线上损失的功率和用户得到的功率又各是多少？输电导线损失的电功率P损=I2R=5020.5W=1250W用户
6、得到的电功率P用=P出-P损=20103W-1250W=18750WP损=8020.5W=3200WP用=20103W-3200W=16800W习题(1)在有效值为 220 V的交流电路中，接入 50的电阻，电流的有效值和峰值各是多少？这时消耗的功率是多少瓦？消耗的电功率P=I2R=4.4250W=968W(2)晚会上装饰着120个小彩色电灯，每个小电灯的电压是4V，工作电流是0.1A，这些小电灯都并联着，由一台变压器供电变压器的原线圈接在 220 V的照明电路上求通过原线圈的电流解：1个小彩灯消耗的电功率为40.1W=0.4W120个小彩灯消耗的总电功率为 1200.4W=48W变压器副线圈
7、输出电功率等于小彩灯消耗的总电功率48W变压器原线圈的输入电功率P=UI=48W(3)分别用3300 V和110 000 V的电压输电，输送的电功率相同，导线的材料和送电的距离也都相同，并且要求损失的电功率相等求所用导线的横截面积之比解：设输送的电功率为P，输电电压为U，送电距离为l，导线横截面积为S，电阻率为则每根导线损失的电功率P损=I2R现在输送电功率P相同，导线电阻率和长度l相同在输电电压U和导线横截面积S不同时，如要求导线上损失的电功率相同，则应有即用 3 300 V电压输电时的导线横截面积是用 110 000V输电时导线横截面积的1111倍说明：本题是联系实际的一个综合题，除了复习
8、巩固所学知识、培养同学分析能力外，还可通过具体计算使学生进一步体会输电要采用高电压的道理可进一步让学生假设用110 000V电压输电时导线横截面积S2=4mm2，则用 3 300V电压输电时导线横截面积S1=11114 mm2=4444 mm2=44.44 cm2，相当于直径约为 7.5cm的导线横截面积这是一根很粗的金属棒，用这样粗的金属棒输电显然是不合理的所以远距离输电要用高电压(4)一台效率为55的离心水泵，每秒钟能把0.03m3的水抽到 20 m的高度现在要用一台感应电动机通过皮带传动带动水泵运行，皮带传动效率是80，在功率分别为14kW、20kW、28kW的三台电动机中，选用哪一台比
9、较合适？解：离心水泵每秒钟把体积V=0.03 m3的水抽到h=20m高度要做功 mgh=Vgh=1030.039.820J=5880J 水泵的输出功率为P出=5880W水泵效率=55=0.55，皮带传动效率=80=0.80，选用14kW的电动机比较合适(5)电站发出的电，在用电高峰时不够用，到深夜，发出的电又不能充分利用为了解决这个问题，人们修建了水力蓄能站夜间，水泵利用多余的电能把水抽到高处的蓄水池中，到用电高峰时再利用蓄水池的水来推动水轮机发电有一水力蓄能站，4台水泵6h抽上来的水够7台水轮机工作3h如果每台水泵的功率是45 000 kW，每台水轮机的功率是36 000 kW求这个水力蓄能
10、站的效率解：设水力蓄能站的输入功为W入，W入就是水泵消耗的 W入=44500010363600J设水力蓄能站的输出功为W出，W出就是水轮机做的功W出=736 00010333 600J(6)使用一个强磁铁可以判断灯泡中的电流是交流还是直流请你说明怎样判断和判断的根据解：把灯丝放在强磁铁产生的强磁场中，让电流通过灯丝如果发现灯丝不动则灯泡中的电流是直流，如果发现灯丝振动则灯泡中的电流是交流因为灯丝中通过直流时，在强磁场中灯丝受的磁场的作用力是恒定的，灯丝会发生微小形变，但不会振动灯丝中通过交流时，在强磁场中灯丝受的磁场的作用力大小、方向都随时间变化，灯丝因而发生振动说明：本题内容可用实验演示用一
11、个蹄形磁铁产生强磁场，把一个标记“220V40W”的白炽灯泡放在强磁场中电源用 220 V市电如电源经过桥式整流后接到灯泡上，则灯泡中的电流可认为是直流如电源直接接到灯泡上，则灯泡中电流是交流我们会观察到灯泡中电流是交流时灯丝振动，是直流时灯丝不振动(7)像图5-23那样把两块铁芯固定在一把钳子上，可以做成一个钳形测量仪利用它可以在不切断导线的情况下，通过电流表A，测量导线中的电流强度那么，导线中的电流是交流还是直流？请你说明仪器的工作原理解：导线中的电流是交流钳形测量仪是利用电磁感应原理制造的通电导线产生磁场，导线中通过交流时在周围空间产生的磁场随时间变化，铁芯使磁场增强，穿过绕在铁芯上线圈的磁通量随时间变化，线圈中产生感应电动势，线圈闭合时产生感应电流，电流表A可测出线圈中的感应电流在交流频率一定时，导线中电流越强则磁通量变化率越大，线圈中的感应电流也越大感应电流与导线中电流有一定的关系，故通过电流表A中的电流可测出导线中的电流强度
