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文档简介
1、高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结四川省广安市岳池县第一中学高中物理第二章交变电流学案 教科版选修3-2梳理知识体系 椅建内容纲要网络构建区1线圈在包盘儡场中线垂直上量场的轴与速转M、I,磁通量最大产生j线围平面与中性面市合感应南动势为恚特殊憧置I电源改变方向“线网平面与中性面垂直器之舞园女交变电施I感府电动势最大的产生,衣达式一鼻也上(中性面开始计时),其中向最大值;耳J2有效值:根据电流的热漱脚定义,正赣交流电均尚一I表征交变电波的物理封1闷期T与频率/的美和T=J或1一本平均值,至交变也瘫7电睡:通宜海,由交流;通低频,阻高糊电容;通交潦,隔汇流7通离麻,阳低
2、胸原理,通现象理想变璀器f!ri二卫基本规律:li '.11-JzLpi = fT【电能幡送(功率损失:p.=f电压损失工U蛔1归纳同类专题 将练解噩技巧专题整合区一、交变电流 四值”的计算和应用1 .最大值:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电流最大值Em = NBSw ,在考虑电容器的耐压值时应根据交流电的最大值.2 .有效值:正弦式交流电的有效值Y,其他交变电流的有效值应根据有效值的定义计算,求电功、电功率,确定保险丝的熔断电流,要用到有效值;没有特殊说明时,交流电的电流、电压、 电动势指有效值,交流电表的测量值是有效值,交流用电设备上所标的额定电压、额定电流是
3、有效 值.3 .瞬时值:当从线圈平面处于中性面时开始计时,瞬时电动势的表达式为e= Emsin 3瞬时值对应某一时刻的电压、电流值.4,平均 值:平均值需用"E=N竽和丁 =:进行计算,求一段时间内通过导体横截面的电荷量时 t R要用平均值.q=TN等R高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结【例1】 如图1所示,交流发电机的矩形线圈 abcd中,ab= cd= 50 cm , bc= ad= 30 cm ,匝数n = 100匝,线圈电 阻r=0.2 R外电阻 R= 4,8 戟圈在磁感应强度 B =
4、0.05 T的匀强磁场中绕垂直于 磁场的转轴 OO匀速转动,角速度 3=100nrad/s.图1(1)求产生感应电动势的最大值.若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数表达式.(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少?(4)此发电机的功率为多少?从图示位置起,转过 90。过程中,平均电动势为多少?通过线圈截面的电荷量为多少?解析 (1)设ab=l1, bc= 12,则交流电动势的最大值Em = nBl1l2 3弋235.5 Vi = Imcos 3 1 代入数值得 i = 47.1cos根据闭合电路欧姆定律,电流的最大值 Im=&=47,1 A 在题图所示位置时,电流有最大
5、值,则电流的瞬时值表达式为(100 Tt t) A电流的有效值为I = §2- 33.3 A路端电压的有 效值为U=IR160 V即电压表的示数为160 V,电流表的示,数为33.3 A.(4)电动势的有效值为£=患心 166.5 V则发电机的功率为P=IE5 544 W平均电动势为 T = n nBS0 =n2Bl112 = 150 VA t 71 /2Ttco通过线圈截面的电荷量_Bl1l2 八q= I AR+rAnR+r=nR+r = 0.15 C答案 (1)235.5 V(2)i = 47,1cos (100 nt) A(3)160 V 33.3 A(4)5 544
6、 W (5)150 V 0.15 C二、交变电流图像的应用交流电的图像反映了交变电动势(电流)随时间的变化特征,对正弦式交流电来说,我们可以从图像中获取如下信息:1 .交流电的周期(T)一个完整的正弦波对应的时间段,知道了周期便可以算出线圈转动的角速度3=牛.2 .交流电的最大值 (Em、Im)图像上的峰值,知道了最大值,便可计算出交变电动势(交变电流)的有效值.3 .任意时刻交流电的瞬时值高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结图像上每个点”表示某一时刻交流电的瞬时值.【例2】如图2所示是某正弦式交变电压的波
7、形图,由图可确定该电压的A.周期是0.01 sC.有效值是220 VB.最大值是311 VD .表达式为 u = 220sin解析 由题图知:最大值 Um = 311 V,且为正弦交流电,有效值t (V)患弋220 V周期T = 0.02 s,表达式为u= 311sin (100 Tit) V故B、C选项正确.三、变压器电路的动态问题分析动态分析该类问题的思路可表示为:Ua 7比决定 比及一砧T决定决定f P决定【例3用一理想变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变,如图3所示.开始时开关 S是断开的.现将开关 S闭合,则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是图3A.、的示数不变,的示
8、数增大,舱的示数减小,P入增大B.、的示数不.变,、的示数增大,P入增大C.N 1的示数不变, 软 的示数减小,P入减小D.的示数不变, 的示数增大, 的示数减小,魅的示数增大,P入减小_解析 电压表的示数由输入电压决定;电压表的示数由输入电压 U1(大小等于电压表 的示数)和匝数比n1/n2决定;电流表 函的示数由输出电压 U2(大小等于电压表 的示数)和负载电阻R负决 定;电流表 因的示数即I1由变压器的匝数比 n2/n1和输出电流I2决定;P入随P出而变化,由P 出决定.因输入电压不变,所以电压表的示数不变.据公式 U2=n2U1/n1 ,可知U2也不变,即电压表的示数不变.又据 I2
9、= U2/R负知,S闭合后R用岁小,故I2增大,电流表 函的示数增 大;输入电流I1随输出电流I2的增大而增大,故电流表 &的示数增大.因 P出=U2I2,故P出增 大.P入随P出变化而变化,故 P入也增大.故选 B.答案 B四、远距离输电线路的分析与计算 解决远距离输电问题要注意以下两点:1 .首先画出输电示意图,包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等,在图中标出相应物理量符号,利用输电电流 I = P/U,输电线上损失电压AU = IR线,输电线损失功率 AP= I2R线=6乐线及其相关知识解答.2 .分别在 三个回路”以及 两个变压器”上找各物理量之间的关系,特别注意
10、以升压变压器的副线 圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系.高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结【例4发电机输出功率为40 kW,输出电压400 V,用变压比(原、副线圈匝数比)为1 : 5的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为5 Q,到达用户后再用变压器降为220 V,求:输电线上损失的电功率是多少?降压变压器的变压比是多少? 解析输电线路,如图所示发电机输出的电压为400 V,经升压变压器后电压为5,,一,U = -X400 V= 2X103 V,由
11、P= UI 得输电线上的电流I = H二103 A = 20 A,输电线上损失的功率AP=I2R = 202 >5 W = 2X103 W.U2 X103输电线上的电压损失AU=IR = 20X5 V = 100 V加在降压变压器原线圈两端的电压U1 =U- AU = 2X103 V - 100 V= 1.9 M03 V ,降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2 = 220 V,故降压变压器的变压比n1 U1 1.9 103 V 95 一=一n2 U2 220 V 11.答案 (1)2 X03 W (2)95 : 11自我检测区检测学习效果惊舲成功快乐1.(交变电流图像的应用)
12、在匀强磁场中,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则3甲A . t= 0.005 s时线框的磁 通量变化率为零B . t= 0.01 s时线框平面与中性面重合C.线框产生的交变电动势有效值为311 VD.线框产生的交变电动势频率为100 Hz2.(变压器电路的动态分析问题 )如图5所示,是通过街头变压器降压给用户供电的示意图.输入电 压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动.输出电压通过输电线输送给用户,每条输电线总电阻用 R0表示.当负载增加时,则B.电流表2的飞数减小D.电压表、的示数之差增大图5A.电压表'的示数减小
13、C.电流表a的示数减小高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结3.(交变电流 四值”的应用和计算)如图6所示,匀强磁场的磁感应强度B = 0.5 T,边长L = 10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Q,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,角速度 3= 2 Tt rad/s外电路电阻 R = 4 R 求:匚5时(1)转动过程中感应电动势的最大值;(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行 )转过60 °角时的瞬时感应电动势;(3)由图示位置转过 60 °角的过程中产生的平均感应电动势;交流电压表的示数;线圈转动一周外力所做的功;1(6)从图示位置起,6周期内通过R的电荷量为多少?4.(远距离输电线路的分析与计算
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