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1、专题三 交变电流、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边 都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的 位置叫做 线圈平面每经过中性面一次 ，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周 ，感应电流方向改变 、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中心轴匀速旋转时，线圈中 就会产生 、交变电流： 和 都随时间做的电流叫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 大小大小方向方向正弦规律正弦规律感应电流感应电流中性面中性面两次两次周期性变化周期性变化交流电复习讲义：(甲) 线圈经中性面时，电流将改变方向一次 线圈转动一周，电流方向改变两次中性面: BSab和cd边都不 切割
2、磁感线最大,E0,一、正弦交流电的产生ab、dc边垂直 切割磁感应线 ，I最大,感应电流方向b到aBS=0(乙)Emax=2BLab=Lad/2Emax=BS我国市电的频率是 50HzitOT我国市电的周期是 0.02s1、交流电的周期和频率：二、描述正弦交流电的几个物理量作一次周期性变化 所需的时间。单位：秒在1秒内完成周期 性变化的次数。单位：赫兹etOT2、交流电的峰值和瞬时值公式：Em瞬时值 Em峰值e=Emsint 电动势峰值Em=NBLV=NBSi=Imsint 电流峰值Im=Em/Ru=Umsint 路端电压峰值Um=ImRt t补:交变电流瞬时值公式的推导以线圈经过中性面开始计
3、时 ，在时刻t线圈中的感应电动势 （ab和cd边切割磁感线 ）令=NB S3、交流电的有效值问题提出RIR有效值概念：让交流电流和直流电流通过相同 的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，就 把这个直流电流的数值I（或电压U）叫做这一 交流电的有效值。电流的热效应 等效正弦交流电的有效值公式： 通常所说的交流电的电 压、电流的数值都是指交 流电的有效值。交流电压表、电流表测 量的电压、电流的数值也 都是交流电的有效值。如果不是正弦（或余 弦）交流电，不能按照 这样计算，只能按照热 等效定义计算（常取1 个周期发热量计算）4、平均值：说明1、 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值 ；交流电流
4、表和交流电压表的读数是有效值。保 险丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰 值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 说明2、 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电 的有效值。 求电量用平均值。 说明3、 交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已 经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流 ，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的 指针不会忽左忽右地摆动。abc dK LABabcdK LABabcd k LABabcd k LABabcdkLAB图像图像【例1】闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的轴匀速转动，线圈中产生的交变电动势的瞬时 值表达式为e=311sin(314t)V。则此
5、交流电的峰 值为 ，有效值为 ，周期为 ，频率为 。311V220V 0.02s50Hz【例2】如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝 ；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感 应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速 旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；解析：(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；当t130s时，电动势的瞬时值(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数（4）线圈每转过一周，外力所做的功。线圈转动一周外力做的功等于电路中 产生的电能T2【例3】如图所示，矩形线圈的匝数
6、为n，线圈面积为 S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕 OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈 由图示位置转过90的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化 所用时间产生的平均电动势为平均电流为 通过R的电量 （2）电阻R上产生的焦耳热Q在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期 内产生焦耳热的14， 三、理想变压器1. 变压器的构造 2. 变压器的工作原理在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，互感现象是变压器工作的基础。 3. 理想变压器磁通量全部集中在铁芯内，变压器没有能量损失 ，输入功率等于输出功率。 （1）电压跟匝数 的关系
7、： （3）功率关系： （2）电流跟匝数 的关系： 【例4】某理想变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载.下列判断正确的是( ) A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为559C.变压器输入、输出功率之比为559D.交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz答案 D解析 输出电压的最大值为 ，选项A错；原、副线圈中电流之比 ，选项B错；变压器输入、输出功率之比为11，选项C错；故正确选项为D.【例5】 如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( ) A.保持
8、U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率减小C.保持U1不变，S合在a处，当P上滑时，I1将增大D.保持P的位置不变，S合在a处，当U1增大时，I1将增大 (1)S由a合到bn1U2=，A正确.(2)S由b合到an1U2= ，B正确.(3)P上滑RI2= ，C错误.(4) ，D正确.答案 ABD解析 S的位置改变将引起原线圈匝数的改变，P的滑动将引起负载电阻的改变，为直观起见，以下用“箭头升降”来表示有关量的变化.【例6】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
9、、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) I1U1=I2U2I3U3 ；(D) n1I1=n2I2n3I3 。 A C D减少输电中的功率损失可以有两种方法:P损=I2 R 一种方法是: 减小电阻. 在电线长度L一定的情 况下，应当选用电阻率小、横截面积大的导 线另一种方法是提高输电的电压U，减小电流I 减 小输电导线中的电流四、远距离输电远距离高压送电1、输电线上的功率损失2、输电效率【例7】在远距离输电中，当输送的电功率相
10、同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（ ） (A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率， 但此种方法很有限(B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失 的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比A B C【例8】某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送.已知输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求：（1）画出输电线路的示意图；（2）升压、降压变压器的原副线圈的匝数比各是多少？ 解析 根据题意，画出输电线路图如图所示，由电路中损失功率P损=P总5%，P损=I22R得输电线路中电流为：升压变压器输出电压根据理想变压器电压比公式得，升压变压器的原副线圈的匝数比为：降压变压器输入功率为：P3=P总P损=P总5%P总=95%P总=9.31104 W所以降压变压器的初级电压为：所以降压变压器的原、副线圈的匝数比为：答案 18 121
