交流電上課演示文稿

1.交變電流、交變電流的圖像

(Ⅰ)2．正弦式交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值

(Ⅰ)3．理想變壓器

(Ⅰ)4．遠距離輸電2．正弦交流電的產(chǎn)生和圖像(1)產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。(2)圖像：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置時開始計時，其圖像為正弦曲線。如圖4．正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)例1．一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖10－1－3甲所示，則下列說法正確的是

(

)A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時刻，交流電動勢達到最大D．該線圈產(chǎn)生的交流電動勢的圖像如圖乙所示答案：B3.幾種典型的交變電流的有效值例2.小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正

弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻。下列說法正確的是

(

)答案：C[例3]如圖10－1－6甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時(如圖乙)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則如圖10－1－7所示的四幅圖中正確的是(

)[答案]

D答案：B例4[例5]一個10Ω的電阻，它兩端的電壓u隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，則[答案]

D答案：C例6物理量應(yīng)用情況及說明瞬時值計算線圈某時刻的受力情況最大值當考慮某些電學元件(電容器、晶體管等)的擊穿電壓時，指的是交變電壓的最大值有效值(1)通常所說的交變電流的電壓、電流強度，交流電表的讀數(shù)，保險絲的熔斷電流值，電器設(shè)備銘牌上所標的電壓、電流值都是指交變電流的有效值(2)求解交變電流的電熱問題時，必須用有效值來進行計算平均值計算有關(guān)電量時只能用平均值[例7]一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖10－1－12所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。

(1)說明此刻線圈感應(yīng)電流的方向。(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時的感應(yīng)電動勢為多大？(4)設(shè)發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一

周，柴油機做多功？

(5)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60°的過程中通過R的電量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？例8．(2011·天津高考)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖10－1－13甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖乙所示，則(

)A．t

＝0.005s時線框的磁通量變化率為零B．t

＝0.01s時線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為

311VD．線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為

100Hz答案：B例9．(2012·廣東調(diào)研)如圖10－1－14所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖像，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是(

)答案：BCD例10．(2012·張家口模擬)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交變電動勢E隨時間t變化的情況如圖所示。下列說法中正確的是

(

)答案：D制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定[例11]如圖10－2－4所示的電路中，變壓器初級線圈匝數(shù)n1＝1000匝，次級線圈有兩個，匝數(shù)分別為n2＝500匝，n3＝200匝，分別接一個R＝55Ω的電阻，在初級線圈上接入U1＝220V的交變電流。求：(1)兩次級線圈輸出電功率之比；(2)初級線圈中的電流。[答案]

(1)25∶4

(2)1.16A答案：AB例121．匝數(shù)比不變的情況3．分析動態(tài)問題的程序[例13]如圖10－2－8所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定的交流電源，通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù)(圖中電壓表及電流表皆為理想電表)，則下列說法中正確的是

(

)A．當滑片c向b端移動時，變壓器輸入功率變大B．當滑片c向a端移動時，電流表A1的示數(shù)將減小，電壓表V的示數(shù)不變C．當滑片c向b端移動時，電流表A2的示數(shù)將變大，電壓

表V的示數(shù)也變大D．滑片c不動，將開關(guān)S由1擲向2時，三個電表A1、A2、V的示數(shù)都變大[答案]

D例14．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖10－2－9甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭。下列說法正確的是

(

)A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加解析：由原線圈輸入電壓的變化規(guī)律可知，輸入交變電壓的周期為0.02s，頻率為50Hz，所以副線圈輸出電壓的頻率為50Hz，選項A正確；原線圈輸入電壓的最大值為310V，有效值為220V，根據(jù)變壓公式，副線圈輸出電壓的有效值為22V，選項B錯誤；由變壓器變流公式知，原、副線圈的電流比只與匝數(shù)比有關(guān)，選項C錯誤；滑動變阻器的滑動觸頭向右移動，電阻減小，副線圈輸出電流增大，輸出功率增加，選項D正確。答案：AD2．遠距離高壓輸電示意圖(如圖10－2－3所示)例15．某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為4kV，通過理想變壓器后向80km遠處供電。已知輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ＝2.4×10－8

Ω·m，導(dǎo)線橫截面積為1.5×10－4m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%。求：(1)升壓變壓器的輸出電壓。(2)輸電線路上的電壓損失。答案：(1)8×104V

(2)3.2×103V1．輸電過程的電壓關(guān)系2．輸電過程功率的關(guān)系[例16]一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率為50kW，輸出電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為15Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，求：(1)升壓變壓器副線圈的端電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。[答案]

(1)2500V

(2)6000W

1

(3)10∶1例17．某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW?，F(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是

(

)A．輸電線上輸送的電流大小為2.0×105AB．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD．輸電線上損失的功率為ΔP＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻答案：B例18．(2011·新課標全國卷)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則(

)解析：直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220V、0.1A。故原線圈中的電壓、電流分別為110V、0.2A。答案：A例20．(2010·天津高考)為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計，如圖所示。當開關(guān)S閉合后(

)A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變解析：因為變壓器的匝數(shù)與輸入電壓U1不變，所以電壓表V1的示數(shù)和電壓表V2的示數(shù)不變，C錯誤，D正確；當S閉合后，因為負載電阻減小，故次級線圈中的電流I2增大，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將增大，但因為變壓器的匝數(shù)不變，故B錯誤，A正確。答案：AD例21．(2012·徐州模擬)發(fā)電機輸出功率為100