交变电流产生以及变化规律.ppt

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1、关于交变电流的产生及变化规律第一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生如图所闭合线圈中就有交流电产生如图所示示第二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月如果线圈从如图所示位置开始转动，如果线圈从如图所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按电压将按 什么规律变化什么规律变化?第三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月1、产生交变电流的几种形式、产生交变电流的几种形式:（1）、辐射磁场式

2、）、辐射磁场式:365页例页例3366页页:（2）、磁场全满式）、磁场全满式（3）、直棒切割式）、直棒切割式第四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月2中性面中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面中性面第五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月应注意：应注意：中性面在垂直于磁场位置中性面在垂直于磁场位置线圈通过中性面时，穿过线圈的磁线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大通量最大线圈平面通过中性面时感应电动势线圈平面通过中性

3、面时感应电动势为零为零线圈平面每转过中性面时，线圈中线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次电流方向改变两次第六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月实际应用：实际应用：368页页6368页页7368页页8369页2第七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量1、瞬时值：、瞬时值： 生活中用的市电电压为生活中用的市电电压为220V，其最大，其最大值为值为220V=311V（有时写为（有时写为310V），频率为

4、，频率为50HZ，所以其电压瞬时值的，所以其电压瞬时值的表达式为表达式为u=311sin314tV。 第八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例1】有一正弦交流电源，电压有效有一正弦交流电源，电压有效值值U=120V，频率为，频率为f=50Hz向一霓虹向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为压均为U0=84V，试估算在一个小时内，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？眼不能感到这种忽明忽暗的现象？(取取 = 1.4) 22第九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月如

5、图所示，画出一个周期内交流电的如图所示，画出一个周期内交流电的U-t图图象，其中阴影部分对应的时间象，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为霓虹灯不能发光的时间为4t1，当当U=U0=60V时，由上式得时，由上式得t1=1/600s，再由，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：对称性求得一个周期内能发光的时间：t=T-4t1= 再由比例关系求得一小时内再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为霓虹灯发光的时间为： t= 很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽

6、暗的，而熄灭的时间只有而熄灭的时间只有1/300s（如图（如图t2时刻到时刻到t3时时刻）刻）s751s24007515013600第十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约个视觉暂留时间约1/16s为远大于为远大于1/300s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉。暂的熄灭而有所感觉。第十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月2、最大值：、最大值： 也叫峰值，它是瞬时值的最大者也叫峰值，它是瞬时值的最大者 【例例2】把一电容器把一电容器C接在接在220

7、V的交流的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容电路中，为了保证电容不被击穿，电容器器C的耐压值是多少的耐压值是多少 第十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例3】 电学元件的正确使用，对电路安电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标全工作起着重要作用。某电解电容器上标有有“25V ，450F”字样，下列说法中正确的字样，下列说法中正确的是是 A.此电容器在交流、直流电路此电容器在交流、直流电路25V的电压的电压时都能正常工作时都能正常工作B.此电容器只有在不超过此电容器只有在不超过25V的直流电压下的直流电压下才能正常工作才能正常工作C.当工作电压是直流当

8、工作电压是直流25V时，电容才是时，电容才是450FD.若此电容器在交流电压下工作，交流电压若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过的最大值不能超过25V 第十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月3、平均值：、平均值： 【例例3】如图所示，线圈匝数如图所示，线圈匝数N，面积，面积S，电阻，电阻R，求线圈由图示位置转过，求线圈由图示位置转过60角的过程中，角的过程中，通过线圈某一横截面的电量通过线圈某一横截面的电量.第十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月4、有效值：、有效值： 交变电流的有效值是根据电流的热效应规交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流

9、通过相同阻值的电阻定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：是： ，对于非正弦电流的有效值以上关系不成立对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求，应根据定义来求 mEU21mII21第十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月通常所说交流电压、电流是用电压表、通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值电流表测得的，都是指有效值 用电器

10、上所标电压、电流值也是指有用电器上所标电压、电流值也是指有效值效值. 在计算交流电通过导体产生热量、热功在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。有效值。第十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月例例4将硬导线中间一段折成不封闭的正方将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为形，每边长为l，它在磁感应强度为，它在磁感应强度为B、方、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为外电路有额定功率为P的小灯泡

11、并正常发的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为不计，灯泡的电阻应为(2l2nB)2/P 2(l2nB)2/P(l2nB)2/2P (l2nB)2/PbaBlB第十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月应用：应用：371页例页例5例例6373页页3373页页2373页页7第十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月三、理想变压器三、理想变压器:1理想变压器的构造、作用理想变压器的构造、作用、原理及特征、原理及特征:构造：构造： 两组线圈（原、副线圈）绕在同一个两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器闭合铁芯上

12、构成变压器 作用：作用： 在输送电能的过程中改变电压在输送电能的过程中改变电压 第十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月原理：原理： 其工作原理是利用了电磁感应现象其工作原理是利用了电磁感应现象 特征：特征： 正因为是利用电磁感应现象来工作正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压但流的电能过程中改变交变电压但交流电的频率是不变的交流电的频率是不变的. 第二十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月理想变压器的两个基本公式：理想变压器的两个基本公式： ，即对同一变压器的任意两个线圈，即对同一变压器的任意两个线圈

13、，都有电压和匝数成正比都有电压和匝数成正比 P入入=P出出，即无论有几个副线圈在，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。有输出功率之和。2121nnUU第二十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月注意：注意： 变压器的输入功率由输出功率决定，往往变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：用到： ，即在输入电压确定，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式反比，与副线圈电路的电阻

14、值成反比。式中的中的R表示负载电阻的阻值，而不是表示负载电阻的阻值，而不是“负载负载”。“负载负载”表示副线圈所接的用电器的实表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，际功率。实际上，R越大，负载越小；越大，负载越小；R越越小，负载越大。这一点在审题时要特别注小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。意。RnUnIUP/2112111第二十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例5】理想变压器初级线圈和两个次级理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为线圈的匝数分别为n1=1760匝、匝、n2=288匝匝、n3=800 0匝，电源电压为匝，电源电压为U1=220V。n2上上连接的灯泡

15、的实际功率为连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线，测得初级线圈的电流为圈的电流为I1=0.3A，求通过，求通过n3的负载的负载R的电的电流流I3。n2 Ln3 R220Vn1I3=0.03A 第二十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例6】在变电站里，经常要用交流电表在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是正确反应其工作原理的是AAAA零线零线火线火线火线火线零线零线零线零线火线火线零线零线火线火线A. B. C. D.第二十四张，P

16、PT共四十二页，创作于2022年6月例例7钳形电流表的外形和结构如图钳形电流表的外形和结构如图4（a）所示。图所示。图4（a）中电流表的读数为）中电流表的读数为1.2A 。图图4（b）中用同一电缆线绕了）中用同一电缆线绕了3匝，则匝，则这种电流表能测直流电流，图这种电流表能测直流电流，图4 （b）的读数为）的读数为2.4A这种电流表能测交流电流，图这种电流表能测交流电流，图4 （b）的读数为）的读数为0.4A这种电流表能测交流电流，图这种电流表能测交流电流，图4 （b）的读数为）的读数为3.6A这种电流表既能测直流电流，又能这种电流表既能测直流电流，又能 测交流电流，图测交流电流，图4（b）

17、的读数为的读数为3.6A 第二十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月 图图4（a） A铁芯铁芯 图图4（b）C第二十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例8】如图，为一理想变压器，如图，为一理想变压器，K为单刀双为单刀双掷开关，掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，为滑动变阻器的滑动触头，U1为为加在原线圈两端的电压，加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的为原线圈中的电流强度，则电流强度，则A.保持保持U1及及P的位置不变，的位置不变，K由由a合到合到b时，时，I1将增大将增大B.保持保持U1及及P的位置不变，的位置不变，K由由b合到合到a时时，R消耗的功率减小消耗的功率减小C

18、.保持保持U1不变，不变，K合在合在a处，使处，使P上滑，上滑，I1将增大将增大D.保持保持P的位置不变，的位置不变，K合在合在a处，若处，若U1增大，增大，I1将增大将增大ABD第二十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月阅读阅读:375页页-379页例页例14380页页1378页例页例12第二十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月四、远距离输电四、远距离输电:功率之间的关系是：功率之间的关系是： P1=P1/，P2=P2/，P1/=Pr+P2。电压之间的关系是电压之间的关系是 电流之间的关系是电流之间的关系是 第二十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例9】 在远

19、距离输电时，要考虑尽量在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为电站，输送的电功率为P=500kW，当，当使用使用U=5kV的电压输电时，测得安装在的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差昼夜示数相差4800度。求：度。求：这时的输电效率这时的输电效率和输电线的总电阻和输电线的总电阻r。若想使输电效率提高到若想使输电效率提高到98%，又，又不改变输电线，那么电站应使用多高的不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？电压向外输电？第三十张，PPT共四十二页

20、，创作于2022年6月解；由于输送功率为解；由于输送功率为P=500kW，一昼夜输，一昼夜输送电能送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能度，终点得到的电能E /=7200度，因此效率度，因此效率=60%。输电线上的电。输电线上的电流可由流可由I=P/U计算，为计算，为I=100A，而输电线损，而输电线损耗功率可由耗功率可由Pr=I 2r计算，其中计算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得，因此可求得r=20。 输电线上损耗功率输电线上损耗功率 ，原来，原来Pr=200kW，现在要求，现在要求Pr/=10kW ，计算可得，计算可得输电电压应调节为输电电压应调节为U / =22.

21、4kV。221UrUPPr第三十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月五、电磁场五、电磁场:1麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：麦克斯韦电磁场理论的两大支柱： 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。场。(1)均匀变化的磁场（电场）能够在周围空均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；间产生稳定的电场（磁场）； (2)振荡的磁场（电场）能够在周围空间产振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）；生同频率的振荡电场（磁场）； 第三十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月2电磁场

22、：电磁场： 按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，称为电磁场。电场和可分离的统一场，称为电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。表现。第三十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月例例10关于电磁场和电磁波，下列关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是说法正确的是:电磁波是横波电磁波是横波 电磁波的传播需要介质电磁波的传播需要介质电磁波能产生干涉和衍射现象电磁波能产生干涉和衍射现象 电磁波中电场和磁场的方向处电磁波中电场和磁场的方向处

23、处相互垂直处相互垂直 ACD第三十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月3电磁波电磁波:变化的电场和磁场从产生的区域由近变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。了电磁波。（1）有效地发射电磁波的条件是：）有效地发射电磁波的条件是： 频率足够高（单位时间内辐射出频率足够高（单位时间内辐射出的能量的能量Pf 4）；）； 形成开放电路（把电场和磁场形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去）。分散到尽可能大的空间里去）。第三十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月（2）电磁波的特点：）电磁波的特点：电磁波是横波电磁

24、波是横波 电磁波的传播不需要介质，电磁波的传播不需要介质， 波速和波长、频率的关系：波速和波长、频率的关系：cf注意：麦克斯韦根据他提出的电磁场注意：麦克斯韦根据他提出的电磁场理论预言了电磁波的存在以及在真空理论预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速中波速等于光速c，后由赫兹用实验，后由赫兹用实验证实了电磁波的存在证实了电磁波的存在第三十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月4无线电波的发射和接收无线电波的发射和接收:（1）无线电波：无线电技术中使用）无线电波：无线电技术中使用的电磁波的电磁波（2）无线电波的发射：）无线电波的发射：如图所示。如图所示。调制：使电磁波随调制：使电磁波随

25、各种信号而改变各种信号而改变调幅和调频调幅和调频第三十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月（3）无线电波的接收）无线电波的接收电谐振：电谐振： 当接收电路的固有频率跟当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。叫做电谐振。 调谐：调谐： 使接收电路产生电谐振的过程。调谐电使接收电路产生电谐振的过程。调谐电路如图所示。通过改变电容器电容来改路如图所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。变调谐电路的频率。 第三十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月检波：检

26、波： 从接收到的高频振荡中从接收到的高频振荡中“检检”出所出所携带的信号携带的信号 4.电磁波的应用电磁波的应用广播、电视、雷达、无线通信等都是广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。电磁波的具体应用。雷达：雷达： 无线电定位的仪器，波位越短的电磁波无线电定位的仪器，波位越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能强，多，传播的直线性越好，反射性能强，多数的雷达工作于微波波段。数的雷达工作于微波波段。 第三十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月【例例11】如图所示，氢原子中的电子绕如图所示，氢原子中的电子绕核逆时针快速旋转，匀强磁场垂直于轨核逆时针快速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径道平面向外，电子的运动轨道半径r不不变，若使磁场均匀增加，则电子的动变，若使磁场均匀增加，则电子的动能能 （ ）A不变不变 B增大增大C减小减小 D无法判断无法判断B第四十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月完成第六讲完成第六讲:练习使用示波器、传感器的简单应用练习使用示波器、传感器的简单应用第四十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月感谢大家观看感谢大家观看第四十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月