人教版高三物理课件:交变电流电磁场电磁波.ppt
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1、金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其内容要求 说明n交流发电机及其产生正弦式电交流发电机及其产生正弦式电流的原理流的原理,正弦式电流的图像和正弦式电流的图像和三角函数表达三角函数表达.最大值与有效值最大值与有效值.周期和频率周期和频率.n电阻电感和电容对交变电流的电阻电感和电容对交变电流的作用作用.感抗和容抗感抗和容抗.n变压器的原理变压器的原理,电压比和电流比电压比和电流比,电能的输送电能的输送 只要求只要求讨论单讨论单相理想相理想变压器变压器本章考点目标本章考点目标金陵中学金陵中学 陈立其陈立其本章知识体系:交变电流交变电流的产生和描述交变电流的产生和描述电感和电容
2、对交变电流的作用电感和电容对交变电流的作用变压器变压器和和电能的输送电能的输送金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其一、交变电流的产生一、交变电流的产生金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其tt金陵中学金陵中学 陈立其陈立其tt二、交变电流的变化规律二、交变电流的变化规律et金陵中学金陵中学 陈立其陈立其常见的几种交变电流:常见的几种交变电流:家庭电路中的家庭电路中的正弦交变电流正弦交变电流 示波器中的锯示波器中的锯齿波扫描电压齿波扫描电压金陵中学金陵中学 陈立其陈立其 电子计算机中电子计算机中的矩形脉冲的矩形脉冲激光通信中激光通信中的尖脉冲的尖脉冲
3、金陵中学金陵中学 陈立其陈立其表征交变电流的物理量表征交变电流的物理量瞬时值瞬时值最大值最大值有效值有效值平均值平均值金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/s11234-3-2-1-40234各种电流的有效值各种电流的有效值金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/s11234-3-2-1-40234金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/s11234-3-2-1-40234金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/s11234-3-2-1-402345金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20金陵中学
4、金陵中学 陈立其陈立其u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20金陵中学金陵中学 陈立其陈立其正弦交流电的有效值正弦交流电的有效值n不特别强调,交流电的电不特别强调,交流电的电压与电流都指有效值;压与电流都指有效值;n用电器标出的电压与电流用电器标出的电压与电流都为有效值都为有效值(电容器标的电容器标的是最大电压是最大电压);n交流电压表、电流表测量交流电压表、电流表测量的计数均为有效值。的计数均为有效值。金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题1.设一个正方形
5、金属线框设一个正方形金属线框,其匝数为其匝数为100匝匝,边长边长L=10cm,电阻电阻 r=1.0,在在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度角速度=100rad/s,外电阻外电阻R=4.0.求求:(1)外电阻在外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳内产生的热量为多少焦耳?金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题1.设一个正方形金属线框设一个正方形金属线框,其匝数为其匝数为100匝匝,边长边长L=10cm,电阻电阻 r=1.0,在在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度角速度=10
6、0rad/s,外电阻外电阻R=4.0.求求:(1)外电阻在外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳内产生的热量为多少焦耳?(2)若线框从中性面开始转动若线框从中性面开始转动90角的过程中角的过程中,通过外电阻的电量是多少通过外电阻的电量是多少?金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题1.设一个正方形金属线框设一个正方形金属线框,其匝数为其匝数为100匝匝,边长边长L=10cm,电阻电阻 r=1.0,在在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度角速度=100rad/s,外电阻外电阻R=4.0.求求:(1)外电阻在外电阻在10min内产生的热量为多
7、少焦耳内产生的热量为多少焦耳?(2)若线框从中性面开始转动若线框从中性面开始转动90角的过程中角的过程中,通过外电阻的电量是多少通过外电阻的电量是多少?(3)若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为78.5v的氖管的氖管,求在求在10min内氖管点亮的时间有多长内氖管点亮的时间有多长?金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题1.设一个正方形金属线框设一个正方形金属线框,其匝数为其匝数为100匝匝,边长边长L=10cm,电阻电阻 r=1.0,在在B=0.5T匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴匀速转动,角速度角速度=100rad/s,
8、外电阻外电阻R=4.0.求求:(1)外电阻在外电阻在10min内产生的热量为多少焦耳内产生的热量为多少焦耳?(2)若线框从中性面开始转动若线框从中性面开始转动90角的过程中角的过程中,通过外电阻的电量是多少通过外电阻的电量是多少?(3)若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为若将外电阻换接为激发电压和熄灭电压都为78.5v的氖管的氖管,求在求在10min内氖管点亮的时间有多长内氖管点亮的时间有多长?(4)当外电路断开时当外电路断开时,一并接在发电机输出端的电容器的击穿一并接在发电机输出端的电容器的击穿电压至少为多大电压至少为多大?金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电感对
9、交变电流的影响电感对交变电流的影响-+金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电容对交变电流的影响电容对交变电流的影响-+-+金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电容电容:通交流、隔直流通交流、隔直流-隔直电容隔直电容 通高频、阻低频通高频、阻低频-高频旁路电容高频旁路电容电感电感:通直线、阻交流通直线、阻交流-低频扼流圈低频扼流圈 通低频、阻高频通低频、阻高频-高频扼流圈高频扼流圈金陵中学金陵中学 陈立其陈立其输入输出LC1C2题题2.如图所示如图所示,某电子线路的输入端的输入电流既有直某电子线路的输入端的输入电流既有直流成分流成分,又有交流高频与交流低频成分又有交流高频与交流低频成分,若通过该电路只若通过
10、该电路只把交流的低频成分送到下一级把交流的低频成分送到下一级,那么关于该电路中各器那么关于该电路中各器件的作用件的作用,下列说法中正确的有下列说法中正确的有:()A.L的功能为通直流的功能为通直流,阻交流阻交流,是高频扼流圈是高频扼流圈B.L的功能为通直流的功能为通直流,阻交流阻交流,是低频扼流圈是低频扼流圈C.C1的功能为通交流的功能为通交流,隔直流隔直流,是隔直电容是隔直电容D.C2的功能为通高频的功能为通高频,阻低频阻低频,是高频旁路电容是高频旁路电容BCD金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其变压器的结构变压器的结构原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯n原线圈:电压输
11、入端的线圈原线圈:电压输入端的线圈n副线圈:电压输出端的线圈副线圈:电压输出端的线圈n铁芯:是软磁材料制成,作用铁芯:是软磁材料制成,作用-导磁导磁金陵中学金陵中学 陈立其陈立其理想变压器理想变压器n理想变压器:输出功理想变压器:输出功率等于输入功率,即率等于输入功率,即变压器无能量损失。变压器无能量损失。n无铜损:原副线圈无无铜损:原副线圈无直流电阻;直流电阻;n无铁损:铁芯无涡流;无铁损:铁芯无涡流;n无磁损:变压器无漏无磁损:变压器无漏磁。磁。金陵中学金陵中学 陈立其陈立其变压器的工作原理变压器的工作原理i/At/su/vt/s金陵中学金陵中学 陈立其陈立其变压器的工作原理变压器的工作原
12、理n降压变压器:降压变压器:n1n2n升压变压器:升压变压器:n1n2i/At/su/vt/su1u2金陵中学金陵中学 陈立其陈立其n降压变压器:降压变压器:I1I2n不管升降变压器,不管升降变压器,f1=f2u/At/su/At/su1u2I1I2u1I1=u2I2变压器的工作原理变压器的工作原理金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u1u3I1I2I3u1:u2:u3=n1:n2:n3u1I1=u2I2+u3I3n1I1=n2I2+n3I3u2变压器的工作原理变压器的工作原理金陵中学金陵中学 陈立其陈立其u1u2I1I2u1决定了决定了u2I2决定了决定了I1P2决定了决定了P1金陵中学金陵中学
13、陈立其陈立其自耦变压器自耦变压器金陵中学金陵中学 陈立其陈立其自耦变压器自耦变压器金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电压互感器电压互感器n作用:将高压变为低压作用:将高压变为低压n实际电压为电压表的读数实际电压为电压表的读数乘铭牌的变压比乘铭牌的变压比U1=U2(U1/U2)n接地是为了安全接地是为了安全金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电流互感器电流互感器n作用:将大电流变为小电流,作用:将大电流变为小电流,实际上是升压变压器。实际上是升压变压器。n实际电流为电流表的读数乘实际电流为电流表的读数乘铭牌的变流比铭牌的变流比I1=I2(I1/I2)n接地是为了安全接地是为了安全金陵中学金陵中学 陈立其陈
14、立其钳形电流计钳形电流计金陵中学金陵中学 陈立其陈立其n原线圈只有一匝的升原线圈只有一匝的升压变压器。压变压器。n优点:在测量电流时,优点:在测量电流时,不需要切断导线。不需要切断导线。n只能测量交变电流。只能测量交变电流。钳形电流计钳形电流计金陵中学金陵中学 陈立其陈立其n题题3.如图所示,理想变压器的原、副线圈巾数之如图所示,理想变压器的原、副线圈巾数之比为比为n1 n2=4 1,原线圈回路中的电阻,原线圈回路中的电阻A与副线圈与副线圈回路中的负载电阻回路中的负载电阻B的阻值相等,的阻值相等,a、b端加一定端加一定交流电压后,试求:(交流电压后,试求:(1)两电阻消耗的电功率之)两电阻消耗
15、的电功率之比;(比;(2)两电阻两端电压之比)两电阻两端电压之比.(1)1:16(2)1:4金陵中学金陵中学 陈立其陈立其金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电能输送的基本要求:电能输送的基本要求:可靠、保质、经济可靠、保质、经济输电线上的功率损失输电线上的功率损失P=I2R电能的输送电能的输送金陵中学金陵中学 陈立其陈立其一、减小输电线的电阻:一、减小输电线的电阻:1.选用电阻率较小的导线选用电阻率较小的导线(铜与铝铜与铝)2.增加导线的截面积增加导线的截面积 困难:耗材多成本高;架线困难;电容带来的困难:耗材多成本高;架线困难;电容带来的 容抗损失很大。容抗损失很大。如何减少输电线上的功率损失如
16、何减少输电线上的功率损失二、减小输电线中的电流:二、减小输电线中的电流:根据根据P=IU可知,在输出功率一定的情况下,提高可知,在输出功率一定的情况下,提高 输送电压,来减小输电线中的电流。输送电压,来减小输电线中的电流。金陵中学金陵中学 陈立其陈立其远远距距离离输输送送电电示示意意图图电能输送的示意图金陵中学金陵中学 陈立其陈立其电能输送的示意图金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题4.设某发电站到用电区的输电电阻设某发电站到用电区的输电电阻R=10,输送功输送功率为率为20000W,发电机的输出电压为发电机的输出电压为500V.(1)试计算出输电的效率)试计算出输电的效率(不考虑输电线路的电抗
17、不考虑输电线路的电抗 引起的损耗引起的损耗).(2)若要求输电的效率达到若要求输电的效率达到95%,则用来提高输电电则用来提高输电电压的升压变压器的原副边的匝数比是多大压的升压变压器的原副边的匝数比是多大?(3)若某用电区需要用电电压为若某用电区需要用电电压为220V,求需要的降压求需要的降压变压器的原副边的匝数比变压器的原副边的匝数比.金陵中学金陵中学 陈立其陈立其题题5.如图所示的脉动电流如图所示的脉动电流,通过升压变压器和降压通过升压变压器和降压变压器的匝数比分别为变压器的匝数比分别为1:10和和10:1的输电设备输送的输电设备输送电能电能.已知输电线的电阻为已知输电线的电阻为10,用电
18、区需要用电区需要220V 8800W的电能的电能,求求:(1)升压变压器原线圈的保险丝的升压变压器原线圈的保险丝的熔断电流不能小于多少熔断电流不能小于多少?(2)升压变压器原线圈电压的最大值多大升压变压器原线圈电压的最大值多大?u1t0金陵中学金陵中学 陈立其陈立其练练习习1、理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数比比为为4:1,若若在在原原线线圈圈上上加加u=400 sin100t(V)的的交交流流电电压压,则则在在副副线线圈圈两两端端的的电电压压表表测测得得的的电电压压为为:()A、100 V;B、100V;C、1600 V D、1600VB金陵中学金陵中学 陈立其陈立其练练习习2
19、.如如图图所所示示,有有一一理理想想变变压压器器,原原线线圈圈匝匝数数为为n1,两两个个副副线线圈圈的的匝匝数数分分别别为为n2和和n3,原原副副线线圈圈的的电电压压分分别别为为U1、U2、U3,电电流流分分别别为为I1、I2、I3,两两个个副副线线圈圈负负载载电电阻阻的的阻阻值值未未知知,下列结论中,正确的是:下列结论中,正确的是:()(A)U1:U2n1:n2,U2:U3=n2:n3 (B)I1/I3=n3/n1,I1/I2=n2/n1 (C)n1I1=n2I2n3I3 (D)I1U1=I2U2I3U3A C D金陵中学金陵中学 陈立其陈立其练练习习3:图图(甲甲)、(乙乙)两两电电路路中
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