交流电上课演示文稿

1.交变电流、交变电流的图像

(Ⅰ)2．正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值

(Ⅰ)3．理想变压器

(Ⅰ)4．远距离输电2．正弦交流电的产生和图像(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2)图像：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图像为正弦曲线。如图4．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)例1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10－1－3甲所示，则下列说法正确的是

(

)A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02s时刻，交流电动势达到最大D．该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示答案：B3.几种典型的交变电流的有效值例2.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正

弦函数关系，如图所示。此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻。下列说法正确的是

(

)答案：C[例3]如图10－1－6甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则如图10－1－7所示的四幅图中正确的是(

)[答案]

D答案：B例4[例5]一个10Ω的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图所示，则[答案]

D答案：C例6物理量应用情况及说明瞬时值计算线圈某时刻的受力情况最大值当考虑某些电学元件(电容器、晶体管等)的击穿电压时，指的是交变电压的最大值有效值(1)通常所说的交变电流的电压、电流强度，交流电表的读数，保险丝的熔断电流值，电器设备铭牌上所标的电压、电流值都是指交变电流的有效值(2)求解交变电流的电热问题时，必须用有效值来进行计算平均值计算有关电量时只能用平均值[例7]一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图10－1－12所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。

(1)说明此刻线圈感应电流的方向。(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一

周，柴油机做多功？

(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？例8．(2011·天津高考)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10－1－13甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则(

)A．t

＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t

＝0.01s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

311VD．线框产生的交变电动势频率为

100Hz答案：B例9．(2012·广东调研)如图10－1－14所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是(

)答案：BCD例10．(2012·张家口模拟)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电动势E随时间t变化的情况如图所示。下列说法中正确的是

(

)答案：D制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定[例11]如图10－2－4所示的电路中，变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n2＝500匝，n3＝200匝，分别接一个R＝55Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220V的交变电流。求：(1)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流。[答案]

(1)25∶4

(2)1.16A答案：AB例121．匝数比不变的情况3．分析动态问题的程序[例13]如图10－2－8所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是

(

)A．当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大B．当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变C．当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压

表V的示数也变大D．滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大[答案]

D例14．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图10－2－9甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是

(

)A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加解析：由原线圈输入电压的变化规律可知，输入交变电压的周期为0.02s，频率为50Hz，所以副线圈输出电压的频率为50Hz，选项A正确；原线圈输入电压的最大值为310V，有效值为220V，根据变压公式，副线圈输出电压的有效值为22V，选项B错误；由变压器变流公式知，原、副线圈的电流比只与匝数比有关，选项C错误；滑动变阻器的滑动触头向右移动，电阻减小，副线圈输出电流增大，输出功率增加，选项D正确。答案：AD2．远距离高压输电示意图(如图10－2－3所示)例15．某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器后向80km远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8

Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%。求：(1)升压变压器的输出电压。(2)输电线路上的电压损失。答案：(1)8×104V

(2)3.2×103V1．输电过程的电压关系2．输电过程功率的关系[例16]一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为50kW，输出电压为500V，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15Ω，降压变压器的输出电压为220V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：(1)升压变压器副线圈的端电压；(2)输电线上损耗的电功率；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比。[答案]

(1)2500V

(2)6000W

1

(3)10∶1例17．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的是

(

)A．输电线上输送的电流大小为2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻答案：B例18．(2011·新课标全国卷)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(

)解析：直接求出副线圈中的电压、电流分别为：220V、0.1A。故原线圈中的电压、电流分别为110V、0.2A。答案：A例20．(2010·天津高考)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后(

)A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：因为变压器的匝数与输入电压U1不变，所以电压表V1的示数和电压表V2的示数不变，C错误，D正确；当S闭合后，因为负载电阻减小，故次级线圈中的电流I2增大，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将增大，但因为变压器的匝数不变，故B错误，A正确。答案：AD例21．(2012·徐州模拟)发电机输出功率为100