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文檔簡介

專題12交變電流

「、考點(diǎn)要求

考點(diǎn)內(nèi)容要求課程標(biāo)準(zhǔn)要求

交變電流C

1、通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)交變電流。能用公式和圖像

描述交變電流的物理量C描述正弦交變電流。

2、了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。

電感和電容對交變電流的影響b

知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)通常采用高壓輸電的原因。

變壓器C3、了解發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化。

認(rèn)識(shí)電磁學(xué)在人類生活和社會(huì)發(fā)展中的作用。

電能的輸送C

卜、思維導(dǎo)圖

交變電流:大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流

正弦交流電的產(chǎn)生

及變化規(guī)律

周期和頻率

交描述

變交變周平均值:交變電流波形圖象中波形與橫軸圍成的面積與時(shí)間的比值

電電流期

有效值:交變電流在一個(gè)周期平均效果,根據(jù)電流熱效應(yīng)定義.U、I表示

流的物和

理量峰值:交變電流在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到的最大的數(shù)值

瞬時(shí)值:表示電路中電壓、電流在某個(gè)瞬間的數(shù)值.用u、i表示

電感和電容對交變電流作用的比較

變壓器

遠(yuǎn)距離高壓輸電

電能的輸送

減少電能損耗的方法

一\交變電流:大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流,叫做交變電流.按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢、

電流稱為正弦交流電.

二、正弦交流電

1.產(chǎn)生:線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).

2.函數(shù)式:e-EMsincot(其中Em=nBSco)

技巧點(diǎn)撥:若從線圈平面和磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),交變電流的變化規(guī)律為e=EMcoscot

3.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)

①線圈平面與中性面重合時(shí),SLB,磁通量最大,電動(dòng)勢為零,磁通量的變化率為零,電流方向

將發(fā)生改變.

②線圈平面與中性面垂直時(shí),S//B,磁通量為零,電動(dòng)勢最大,磁通量的變化率最大,電流方向

不改變.

4.一個(gè)周期內(nèi)線圈中電流的方向改變兩次.

技巧點(diǎn)撥:從線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)

函數(shù)表達(dá)式圖像

①m

磁通量0=0mCOS3t=BScoscot

OT'

e

e=£sin3t=NBS(vsinEm

電動(dòng)勢A

cot0

-Em

三、表征交變電流的物理量

1.瞬時(shí)值:交流電某一時(shí)刻的值,常用e、u、i表示,用于計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況.

技巧點(diǎn)撥:交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫

p

①確定正弦交變電流的峰值,根據(jù)已知圖像讀出或由公式E”=nBSco,I=—匚求出相應(yīng)峰

MR+r

值.

②明確線圈的初始位置,找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.如:

I、線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí),則/算圖像為正弦函數(shù)圖像,函數(shù)表達(dá)式為i=IMsin。九

IK線圈在垂直于中性面的位置開始計(jì)時(shí),則i-t圖像為余弦函數(shù)圖像,函數(shù)表達(dá)式為

i=IMcoscot.

2.最大值:EM=nBSco,最大值CUM,/時(shí))與線圈的形狀,以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)

位置無關(guān).在考慮電容器的耐壓值時(shí),則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值.

3.有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.即在同一時(shí)間內(nèi),跟某一交流電能使同一電

阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值.

技巧點(diǎn)撥:

①計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流等物理量

FIJI

時(shí),要用有效值計(jì)算,有效值與最大值之間的關(guān)系,E=+,U=I=半只適用于正弦交流

V2V2J2

電,其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計(jì)算,切不可亂套公式.

②在正弦交流電中,各種交流電器設(shè)備上“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值,及交流電表上的測量

值都指有效值.

———A①一E

4.平均值:E=Blv,E=n—,I=-----用于計(jì)算通過電路截面的電荷量

△tR+r

5.周期和頻率

①周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間.在一個(gè)周期內(nèi),交流電的方向變化兩次.

27r

②頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).角頻率:8=g=2域.

四、電感、電容對交變電流的影響

1.電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻.

①影響因素:線圈的自感系數(shù)越大,交流的頻率越邕,電感器對交變電流阻礙作用越大.

②應(yīng)用

類型

低頻扼流圈高頻扼流圈

自感系數(shù)較大較小

對交變電流的阻礙較大較小

作用通直流,阻交流通直流,通低頻,阻高頻

2.電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻.

①影響因素:電容器的電容越大,交流的頻率越高,電容器對交變電流阻礙作用越小.

②作用:“通交流,隔直流;通高頻,阻低頻”.

五、變壓器

1.理想變壓器:工作時(shí)無功率損失(即無銅損、鐵損),因此,理想變壓

器原副線圈電阻均不計(jì).

①構(gòu)造:如圖所示,變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈

組成的.

②原理:電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象.

2.理想變壓器的關(guān)系式:

①電壓關(guān)系:原決定副,5=生(變壓比),即電壓與匝數(shù)成正比.

U2“2

②功率關(guān)系:副決定原,取=峪,即=U12+U3/3+U4/4+............

③電流關(guān)系:副決定原,4=%(變流比),即對只有一個(gè)副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比.

④頻率關(guān)系:f依=f入.

3.變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小,可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大,

應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制.

六、電能的輸送

1.關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失:4員=

2.方法:

①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積.

②提高輸電電壓,減小輸電電流.前一方法的作用十分有限,代價(jià)較高,一般采用后一種方法.

3.遠(yuǎn)距離輸電過程:輸電導(dǎo)線損耗的電功率:場=1寸JR線,因此,當(dāng)輸送的電能一定時(shí),輸電

電壓增大到原來的n倍,輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的4o

4.解有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí),公式月員=。線/線或與=喝%不常用,其原因是在一般情況下,U線

不易求出,且易把U線和。總相混淆而造成錯(cuò)誤.

方法技巧

一、變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

常見的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負(fù)載電阻不變兩種情況:

1.匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)a

①〃不變,根據(jù)曳金\輸入電壓”決定輸出電壓區(qū)不論負(fù)載電阻R

U2n2

Ut

如何變化,員不變.

②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),為變化,輸出電流為決定輸入電流故zt

會(huì)不變,負(fù)載/?變化

發(fā)生變化.

③A變化引起A變化,P小,故4發(fā)生變化.

2.負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)

①〃不變,區(qū)發(fā)生變化,故〃變化.

②7?不變,豆變化,故A發(fā)生變化.

旨改變,負(fù)載R不變

③根據(jù)g=&發(fā)生變化,再根據(jù)a二汽,故a變化,a名人倍不

變,故71發(fā)生變化.

二、遠(yuǎn)距離輸電

如圖所示,若發(fā)電站輸出電功率為尸,輸電電壓為U,用戶得到的電功率為P,用戶的電壓為,

輸電電流為/,輸電線總電阻為R.

PP'U-U'

1.輸電電流:I=一=—7

UU'R

2.電壓損失

①AU=U-U'

②=IR

3.功率損失

①AP=P—P

Z、2

(P\

②△尸=I2R=—R

4.減少輸電線上電能損失的方法

①減小輸電線的電阻R由R=知,可加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線.

S

②減小輸電線中的電流.在輸電功率一定的情況下,根據(jù)尸=”,要減小電流,必須提高輸電電

壓.

5.遠(yuǎn)距離輸電的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn):

①輸電線上損失的功率扁=力,〃應(yīng)為輸電線上損耗的電壓,而不是輸電電壓;

②當(dāng)輸送功率一定時(shí),輸電電壓增大到原來的〃倍,輸電線上損耗的功率就減小到原來的士;

rT

③電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則,而不是“送多少用多少”,說明原線圈電流由副線圈電

流決定.

技巧點(diǎn)撥:

①理清輸電電路圖的三個(gè)回路

電源回

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