交流电复习提纲

第二章交变电流复习提纲知识网络交变电流＜定义：大小和方向随时间做周期性变化的电流'闭合线圈在匀强磁场中绕垂直与磁场的轴匀速转动中性面：a磁通量最大；8感应电动势最小；c电流方向改变e=ESin①交变电流＜定义：大小和方向随时间做周期性变化的电流'闭合线圈在匀强磁场中绕垂直与磁场的轴匀速转动中性面：a磁通量最大；8感应电动势最小；c电流方向改变e=ESin①tEm表达式：＜m （从中性面开始）=NBS①表征交变电流的物理量交变电流＜电感＜E=NBS①根据电流热效应定义Em=＜2E（正弦交流电）周期和频率：T=—f- A中E=n AtX

L'最大值:有效值:平均值:'通直流、阻交流、通低

高频扼流圈，低频扼流频、圈阻高频=2nfL隔直流、通交流、阻低频、通高频隔直电容和高频旁路电变压器d构造：铁芯、原副线圈原理：互感现象U1变压器d构造：铁芯、原副线圈原理：互感现象U1：U2=ni：n2I:I=n:nP=P

12电压损失、功率损失AU=IR规律：d电能输送d远距离送电方式：提高U，降低I,减小AP,AU专题一：交变电流的产生、描述及变化规律理解交变电流的产生过程，将其与矩形线圈在匀强磁场中匀速转动结合起来进行理解，注意每个时刻磁通量、磁通量的变化率、电动势、电流的对应关系，特别是中性面和垂直中性面两个位置各个物理量间的关系。要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值。瞬时值随时间做周期性变化，表达式为=NBSWsinEE=—m3t，有效值是利用电流的热效应定义的。正弦式交变电流的有效值与最大值的关系是 、2，其中Em=NBS®，最大值的大小与线圈的形状、旋转的转轴无关；有效值是根据电流的热效应来规定的，可- △①E=n 用来计算导体产生的热量、电功率以及确定电阻熔断电流等；平均值只能用 At计算，利用平均值可以计算感应电荷量。

【例1】一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0Q，则外接一只电阻为95.0Q的灯泡，如图乙所示，贝0电压表©的示数为220V电路中的电流方向每秒钟改变50次灯泡实际消耗的功率为484W发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J解析:A选项：电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值Em=220克V,有效值E=220V,一RE灯泡两端电压U=&*^=209V,A错B选项：由图像知T=0.02S,一个周期内电流方向变化两次，可知1s内电流方向变化100次，B错C选项：灯泡的实际功率P=丝=209-W=4598W，C错R95 ,D选项：电流的有效值I=;'=2.2A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为R+rQ=12rt=2.22x5x1J=24.2J，D对。答案：D练习：矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说法正确的是线圈平面与磁感线方向垂直线圈中感应电流的方向将发生改变通过线圈平面的磁通量最大通过线圈的感应电流最大矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图所示位置转过30。时，线圈的感应电动势大小为50V B.25*3V C.25V D.10V如图所示，线框在匀强磁场中绕OO'轴匀速转动（由上向下看是逆时针方向），当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是磁通量和感应电动势都在变大磁通量和感应电动势都在变小磁通量在变小，感应电动势在变大磁通量在变大，感应电动势在变小一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间变化如图所示，下面说法正确的是t1时刻通过线圈的磁通量为零t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大右图表示一交变电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是5v/2A B.5AC.克A D.3.5A图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的周期是0.01S最大值是311V有效值是220V表达式为U=220sin100n(V)7(1)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度 «匀速转动，线框中感应电流的有效值x?XXA\~ D兀x?XXA\~ D1=。线框从中性面开始转过一的过程中，通过导线横截面的电荷量2q= 8.如图所示，边长为0.5m的正方形线框ABCD绕AB边在匀强磁场中匀速转动，AB边和磁场垂直，转速为每秒50转，磁感应强度为0.4T.求：感应电动势的最大值；在转动过程中，当穿过线框的磁通量为0.05Wb时，感应电动势的瞬时值为多大？专题二、理想变压器1.输入功率和输出功率电压比等于匝数比:号=-T，输入电流与输出电流:一个副线圈工作时，根据P=P和与=-r有:UI=UI,L=纭，得1=%I，入出U2n2 11 2212n1n12即当线圈的结构一定时，叩n2一定，输出电流决定输入电流。输出电流增大，输入电流也随之增大；输出电流减小，输入电流也随之减小。当变压器有多个副线圈同时输出时，同样也有输出电流决定输入电流的关系。

【例2】如图所示是一个理想变压器,K为单刀双掷电键,P是滑动变阻器滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,11为原线圈上的电流强度，则（ ）保持U1及P的位置不变,K由a合在b时,I1将增大 X? .IJ——LI保持P的位置及U1不变,K由b合在a时,R消耗的功率减小 |Lftn。保持U1不变,K合在a处，使P上滑I1将增大 玖EPUD.保持P的位置不变,K合在a时，若U1增大,11将增大 ?| 解释：K由a合在b时，原线圈匝数减小，原副线圈匝数比变小，保持U1不变，据乍节U2增大，P的位置不变，变压器输出功率增大，I2增大，I1将增大，反之，K由b合在a时，R消耗的功率减小，所以A、B对。C选项中，保持U1不变,K合在a处，使P上滑，电阻R增大，I2减小，I1减小，所以C错，D选项中，保持P的位置不变,K合在a时，若U1增大，则U2增大，R消耗功率增大，I2增大，I1将增大。D对。答案：ABD练习：对于理想变压器，下列说法中正确的是原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零如图所示，一个理想变压器，初、次级线圈匝数比为10：1，把初级线圈接入U=220<!sin100ntV的交流电源，那么用交流电压表测量次级输出电压为220七呀V次级交流电的频率为100Hz次级接入R=22欧姆的电阻，则初级线圈的电流为1A次级接入，R=22欧姆的负载，则变压器的输入功率为22W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L］、L2，电路中分别接了理想交流电压表V］、V2和理想交流电流表A「A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后气示数变大，气与A2示数的比值不变气示数变大，A］与A2示数的比值变大V2示数变小，V］与V2示数的比值变大V2示数不变，V］与V2示数的比值不变如图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压（电压有效值保持不变），副线圈d端所接灯泡L恰好正常发光。此时滑线变阻器的滑片P于图示位置。现将滑片下移（导线电阻不计），则以下说法中正确的是 1一可 灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小 代］氏灯不能正常发光，原线圈输入功率变大 '一 一^灯不能正常发光，原线圈输入电压变大 图2-6

D.灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变5.如图所示为理想变压器供电示意图，A为与原线圈串联的灯泡，A1、A2为副线圈的负载，当闭合开关S后（不考虑温度对灯丝电阻的影响），各灯泡亮度的变化情况是A，A2D.灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变5.如图所示为理想变压器供电示意图，A为与原线圈串联的灯泡，A1、A2为副线圈的负载，当闭合开关S后（不考虑温度对灯丝电阻的影响），各灯泡亮度的变化情况是A，A2.（填“变亮”、“变暗”或“不变”）专题三、远距离输电远距离输电的示意图如图所示：包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1',n2、n2'，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是：P]=P「，P夕2'，P1=P『+P2。电压之间的关系是：wJIm、,U'=U+U。n1r22I nnI电流之间的关系是：jV=才，i21 1 2-2,I'=I=In1r22可见其中电流之间的关系最简单，I,I,I中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的1r2电流往往是这类问题的突破口。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用P=I；r,Ur=Ir,十十"EC U2而不能用P=〜rr【例3】学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Q，升压变压器匝数比为1：4,降压变压器的匝数比为4:1，输电线的总电阻为R=4Q，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？解析：输电示意图如图所示.图2-8⑴所有灯都正常工作的总功率为22X6X40W=5280W,用电器总电流为I；=代，=肮；）A=24A,输电线上的电流IV=Ir=I2=〒=6A,降M变压器上U2=4U；=880V,输电线上的电压损失为Ur=IrR=24V,因此升压变压器的输出电压为U,'=U+U=904V,输入电压为U,=U'/4=326V,输入电流为I=41/=24A1R2 1 1 1 1

所以发电机输出功率为P出=^111=5424W.发电机的电动势£=%+1/=250V输电线上损耗的电功率PR=I2R=144W.R答案：(1)5424W(2)250V(3)144W练习：远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是可节省输电线的铜材料可根据需要调节交流电的频率可减少输电线上的能量损失可加快输电的速度某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是根据公式，I=P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20根据公式I=U/R，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍根据公式P=I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400根据公式P=U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍在电能输送的电功率一定时，输电线上损失的功率与输送电压的平方成正比与输送电压的平方成反比与输送电流成正比与输送电流的平方成正比某用电器距离供电电源L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为p，那么该输电导线的横截面积的最小值是B.I2p2pII2ULB.I2p2pII Ip在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有升压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

专题四、电感和电容对交变电流的影响练习：关于电感对交变电流的影响，下列说法中正确的是电感不能通直流电流，只能通交变电流电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同同一只电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小同一只电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小.如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是L］、L2、L3亮度都不变L2变暗，L2不变、L3变亮L］变暗、L2变亮、L3不变L］变亮、L2变暗、L3不变如图所示，开关S与直流恒定电源接通时，L「L2两灯泡的亮度相同，若将$与交变电源接通L］和L2两灯泡亮度仍相同L1比L2更亮些L］比L2更暗些若交变电源电压的有效值与直流电压相同，两灯与原来一样亮如图所示，L］、L2为两个相同的灯泡，开关S接通恒定直流电源时，灯泡L］发光，L2不亮，后将S与有效值和直流电压相同的交变电源接通，这时A，L2比L］更亮些 B.L2比L］更暗些L2仍然不亮 DL2可能和L］一样亮6〜8第二章交变电流答案专