农业畜牧行业我们生活在电的时代电能的应用非常广泛它在工业、农业、交通

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1、（农业畜牧行业）我们生活 在电的时代,电能的应用非 常广泛，它在工业、农业、 交通 （农业畜牧行业）我们生活 在电的时代,电能的应用非 常广泛，它在工业、农业、 交通 我们生活于电的时代,电能的应用非常广泛，它于工业、农业、交通运 输、国防建设、科学研究及日常生活中用得越来越多，电能的生产和使用规 模，以成为社会经济发展的重要标志。 大小和方向均随时间作周期性变化的电流， 叫做交变电流交变电流， 简称交流交流 交 变电流比起直流电流来有许多优点交变电流能够利用变压器升高或者降低 电压，能够驱动结构简单、运行可靠的感应电动机因此于工农业生产和日 常生活中普遍使用交变电流 交变电流的产生交变电流的

2、产生 使矩形线圈abcd于匀强磁场中匀速转动能够见到电流表的指针随着线 圈的转动而摆动，且且线圈每转壹周，指针左右摆动壹次这表明转动的线 圈里产生了大小和方向均随时间做周期性变化的交变电流交变电流 线圈abcd于磁场中转动时，它的ab边和cd边切割磁感线，于线圈中产生 感应电动势，于电路中就产生感应电流 于线圈平面垂直于磁感线时，各边均不切割磁感线，线圈中没有感应电流， 这样的位置叫做中性面.中性面.线圈平面每经过中性面壹次，感应电流的方向就改 变壹次因此线圈转动壹周,感应电流的方向改变俩次. 交变电流的变化规律交变电流的变化规律 图中标a的小圆圈表示线圈ab边的横截面， 标d的小圆圈表示线圈

3、cd边的 横截面设线圈平面从中性面开始转动，角速度是经过时间t，线圈转过 的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t设ab 边的长度是L，磁感应强度是B，ab边中的感应电动势就是eab=BLvsintcd 边中的感应电动势跟ab边中的大小相同，而且俩边又是串联的，所以，这壹 瞬间整个线圈中的感应电动势 e2BLvsint 令Em2BLv，我们得到 e=Emsint（1） 式中的e随着时间而变化，不同的时刻有不同的数值，叫做电动势的瞬 时值 瞬 时值，Em是电动势能达到的最大值最大值上式表明，电动势是按照正弦规律变化 的 如果把线圈和电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流实验证

4、明，于 只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适用于交流电路设闭 合电路的总电阻为R，则电流的瞬时值 ie/R（Em/R）sint， 其中Em/R为电流的最大值，用Im表示，于是有 i=Imsint（2） 可见，感应电流也是按正弦规律变化的 这时，电路的某壹段上电压的瞬时值同样是按着正弦规律变化的，即 u=Umsint（3） 其中电压的瞬时值uiR，电压的最大值UmImR，R是该段电路的 电阻 这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流正弦交变电流 图示为正弦交变电流的电 动势e、电流i和电压u随时间变化的图象 正弦交变电流是壹种最简单又最基本的交变电流 家庭电路的交变电流就是 正弦交

5、变电流 实际中应用的交变电流， 不只限于正弦交变电流， 它们随时间变化的规律是 各种各样的图中表示出几种交变电流的波形 交流发电机交流发电机 交流发电机构造比模型复杂得多，但基本组成均是有产生感应电动势的 线圈（通常叫电枢）和产生磁场的磁极，电枢转动，磁极不动的发电机，叫 做旋转电枢式发电机。磁极转动，而电枢不动的发电机，叫做旋转磁极或发 电机。 恒定电流不随时间而变化，要描述电路中的电流或电压，只要指出电流 或电压的数值就够了交变电流的电流或电压，大小和方向均随时间作周期 性的变化，要描述它们，需要的物理量就要多些下面讨论表征正弦交变电 流的物理量 最大值和有效值最大值和有效值 交变电流的最

6、大值（Im和Um）它是交变电流于壹个周期内所能达到的最 大数值，能够用来表示交变电流的电流强弱或电压高低. 交变电流的最大值于实际中有重要意义 例如把电容器接于交流电路中， 就需要知道交变电压的最大值电容器所能承受的电压要高于交变电压的最 大值，否则电容器就可能被击穿 交变电流的有效值它是根据电流的热效应来规定的让交流和直流通过 相同阻值的电阻，如果它们于相同的时间内产生的热量相等，就把这壹直流 的数值叫做这壹交流的有效值有效值通常用I和U分别表示交流的电流和电压的有 效值 例如某壹交流通过壹段电阻丝，于壹段时间内产生的热量为Q，如果改 用3A的直流通过这段电阻丝，于相同的时间内产生的热量也为

7、Q，那么，这 壹交变电流的有效值就是3A 计算表明，正弦交变电流的有效值和最大值之间有如下的关系： 我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有效值各种使用交变电流 的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值，壹般交流电流表和交流电 压表测量的数值，也均是有效值以后提到交变电流的数值，凡没有特别说 明的，均是指有效值 周期和频率周期和频率 周期线圈匀速转动壹周，电动势、电流均按正弦规律变化壹周我们把 交变电流完成壹次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期周期，通常用T表 示，单位是s 频率交变电流于1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率频率，通 常用f表示，单位是赫兹（Hz） 根据定

8、义，周期和频率的关系是 周期和频率均是表示交变电流变化快慢的物理量,我国工农业生产和生 活用的交变电流，周期是0.02s，频率是50Hz 于直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻于交流电路中，影响 电流跟电压关系的，除了电阻以外，仍有电感和电容 电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用 把电感线圈L和白炽灯泡串联于电路里利用双刀双掷开关S能够分别把 这个电路接到直流电源或交流电源上实验中取直流电压跟交流电压的有效 值相等实验表明，接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡变 暗这表明电感对交变电流有阻碍作用 电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗感抗来表示实验表明，线圈的自 感系数

9、越大、交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感 抗也就越大 于电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感阻碍交变电流的作用 制成的扼流圈通常有俩种，壹种叫低频扼流圈低频扼流圈（图甲）线圈绕于闭合的 铁芯上，匝数为几千甚至超过壹万，自感系数为几十H这种线圈对低频交 变电流就有很大的阻碍作用 而线圈的电阻较小， 对直流的阻碍作用较小 这 种线圈可用来“通直流，阻交流”另壹种叫高频扼流圈高频扼流圈（图乙）线圈有 的绕于圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百，自感系数为几个 毫H这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作 用很大，可用来“通低频，阻高频” 交变电流

10、能够通过电容器交变电流能够通过电容器 把白炽灯泡和电容器串联于电路里如果接通直流电源，灯泡不亮，说明直 流不能通过电容器如果接通交流电源，灯泡就亮了，说明交流能够“通过” 电容器我们见到，这里交流又表现出跟直流不同的特性 直流不能通过电容器是容易理解的，因为电容器的俩个极板被绝缘介质 隔开了当电容器接到交流电源上时，实际上自由电荷也没有通过电容器俩 极板间的绝缘电介质，只不过于交变电压的作用下，当电源电压升高时，电 容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流 ； 当电源电压降低时， 电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流电容器交替进行 充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流

11、“通过”了电容器 电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用 交流能够通过电容器，但电容器对交流也有阻碍作用。 电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗容抗来表示实验表明，电容器的电 容越大、交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗也就越小 使用220V交流电源的电气设备和电子仪器，金属外壳和电源之间均有良 好的绝缘可是，有时候用手触摸外壳时仍会感到“麻手”，用试电笔测试 时氖管也会发光，这是为什么呢？原来，和电源相连的机芯和金属外壳能够 见作电容器的俩个极板， 电源中的交变电流能够 “通过” 这个 “电容器” 虽 然这壹点点“漏电”壹般不会造成人身危险，可是为了确保安全，电气设

12、备 和电子仪器的金属外壳均应该接地 电感和电容对交流的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，仍跟 交流的频率有关这种关系能够简单概括为： 电感是“通直流、阻交流，通低频、阻高频” 电容是“通交流、隔直流，通高频、阻低频” 于实际应用中，常常需要改变交流的电压大型发电机发出的交流，电 压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压各种用电设备所需 的电压也各不相同电灯、电饭锅、洗衣机等家用电器需要220V的电压，机 床上的照明灯需要36V的安全电压壹般半导体收音机的电源电压不超过 10V，而电视机显像管却需要10000V之上的高电压交流便于改变电压，以 适应各种不同的需要变压器就是改变交流电

13、压的设备 变压器原理变压器原理 图示为变压器的示意图变压器是由闭合铁芯和绕于铁芯上的俩个线圈 组成的壹个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另壹个线圈跟 负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）俩个线圈均是用绝缘导线绕制成的， 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 于原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它于铁芯中产生交 变的磁通量这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，于原、副线圈 中均要引起感应电动势如果副线圈电路是闭合的，于副线圈中就产生交变 电流，它也于铁芯中产生交变磁通量这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿 过原线圈、于原、副线圈中同样要引起感应电动势于原、副线圈中由于有 交变电流

14、而发生的互相感应现象，叫做互感现象互感现象互感现象是变压器工作的 基础由于互感现象，绕制原线圈和副线圈的导线虽然且不相连，电能却能 够通过磁场从原线圈到达副线圈 原线圈和副线圈中的电流共同产生的磁通量，绝大部分通过铁芯，只有 壹小部分漏到铁芯之外于通常的计算中能够略去漏掉的磁通量，认为穿过 这俩个线圈的交变磁通量相同，因而这俩个线圈的每匝产生的感应电动势相 等设原线圈的匝数是n1，副线圈的匝数是n2，穿过铁芯 于原线圈中，感应电动势E1起着阻碍电流变化的作用，跟加于原线圈俩 端的电压U1的作用相反原线圈的电阻很小，如果略去不计，则有U1E1副 线圈相当于壹个电源，感应电动势E2相当于电源的电动

15、势副线圈的电阻也 很小，如果忽略不计，副线圈就相当于无内阻的电源，因而副线圈的端电压 U2=E2于是得到 这种略去原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，称为理想变 压器 理想变 压器 可见， 理想变压器原副线圈的端电压之比等于这俩个线圈的匝数比理想变压器原副线圈的端电压之比等于这俩个线圈的匝数比 n2 n1时，U2U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器升压变压器n2n1时， U2U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器降压变压器 变压器原、副线圈的电流I1、I2之间又有什么关系呢？变压器工作的时 候，输入的功率壹部分从副线圈输出，另壹部分消耗于发热上可是消耗的 功率壹般

16、不超过百分之几， 特别是大型变压器效率可达9799.5 所以， 壹般能够将它们认为是理想变压器，它们输入的电功率I1U1等于输出的电功 率I2U2，即 I1U1=I2U2 由U1/U2=n1/n2能够知道 可见， 变压器工作时， 原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比变压器工作时， 原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比 变 压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝 数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制 几种常用的变压器几种常用的变压器 变压器的种类很多，我们介绍几种常用的变压器 图是自耦变压器自耦变压器的示意图这种变压器的特点是铁芯上只绕有壹个线圈如 果把整个线圈作原线圈， 副线圈只取线圈的壹部分， 就能够降低电压 （图甲） ； 如果把线圈的壹部分作原线圈， 整个线圈作副线圈， 就能够升高电压 （图乙） 调压变压器调压变压器就是壹种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕于壹个 圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就能够调节 输出电压U2 互感器互感器也是壹种变压器交流电压表和电流表均有壹定的量度范围，不 能直接测量