交变电流章节复习.pptx

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1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流简称：交流（AC）直流电流：方向不随时间变化的电流 （DC）理解：方向随时间作周期性变化的电流一、交变电流的概念第1页/共67页二、交变电流的产生交流发电机模型第2页/共67页第3页/共67页将立体图转化为平面图第4页/共67页两个特殊位置：第一特殊位置：SB中性面特点：2、导体边不切割磁感线1、磁通量最大=max所以，E感=0，i感=0即：此时线圈中无电流！中性面第5页/共67页特点：2、导体边垂直切割磁感线1、磁通量为最小，=0第二特殊位置：SB线圈中有感应电流方向：DCBA第6页/共67页（3 3）在线圈由甲转到乙的过程中，）在线圈由甲转到乙

2、的过程中，ABAB边中电流向哪个方向流动？边中电流向哪个方向流动？丙转丙转到丁呢？到丁呢？（4 4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到什么位置，电流最大？由ab由ba线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！转到乙、丁位置时线圈中电流最大！第7页/共67页过程分析在线圈由甲转到乙的过程中，在线圈由甲转到乙的过程中，abab边中电流向边中电流向哪个方向流动？哪个方向流动？由ab在线圈由丙转到丁的过程中，在线圈由丙转到丁的过程中，abab边中电流向边中电

3、流向哪个方向流动？哪个方向流动？由ba第8页/共67页线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到乙、丁位置时线圈中电流最大！线圈转到乙、丁位置时线圈中电流最大！线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?两次两次第9页/共67页思考：在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？（V垂直以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过t时间V第11页/共67页1、正弦交变电流的图象eoEmT/42T/43T/4T/23/22tt三、交变电流的图像和变化规律第12页/共67页三、

4、交变电流的图像和变化规律2、交变电流的变化规律(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端的电压:e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时)i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时)u=Umsint(从中性面开始计时)e=nBscost=Emcost(从BS开始计时)i=(nBs/R)cost=Imcost(从从BS开始计时)u=Umcost(从从BS开始计时)第13页/共67页三、交变电流的图像和变化规律3、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲第14页/共67页四、交流发电机四、

5、交流发电机1、构造2、种类用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子第15页/共67页1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCDA B DA第16页/共67页2 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随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是()：A.T1时刻通过线圈的磁通量为零；B.T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.每

6、当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。D第17页/共67页复习复习1、什么是交流电？2、正弦式交流电的规律？从中性面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emsint电流瞬时值表达式：i=Imsintabcd从平行面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emcost电流瞬时值表达式：i=Imcost其中：Em=NBS=Nm Im=Em/R总 以下几种情况若B、N、S、相同，则Em相同：第18页/共67页2.1、如图所示，有一矩形线圈 abcd 在匀强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生的感应电流之比为 A、12

7、B、21 C、14 D、41 E、11O1acdbO1O2B第19页/共67页5.2 5.2 表征交变电流的物理量第20页/共67页一、描述电流变化快慢的物理量一、描述电流变化快慢的物理量 1 1周周期期：交交变变电电流流完完成成一一次次周周期期性性变变化化所所需需的的时时间间2 2频率：频率：1s1s内交变电流完成周期性变化的次数内交变电流完成周期性变化的次数我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次 第21页/共67页二、描述交变电流大小的物理量二、描述交变电流大小的物理量 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势最大值：2 2、最大值、最大

8、值(峰值峰值)：1 1、瞬时值、瞬时值0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值第22页/共67页甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开3 3有效值有效值第23页/共67页我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开！我的电流是变化的我的电流有效值是3A第24页/共67页3 3 3 3有效值有效值有效值有效值（1 1）定定义义：使使交交变变电电流流和和直直流流通通过过相相同同阻阻值值的的电电阻阻，如如果果它它们们在在相相等等时时间间内内产产生生的的热热量量相相等等，就就把把这这一一直直流流的的数数

9、值值叫叫做做这一交变电流的有效值这一交变电流的有效值（热效应相同）（热效应相同）（2 2）说明：）说明：交交变变电电流流的的有有效效植植根根据据电电流流的的热热效效应应来来规规定定，与与电电流流的的方方向向无关，无关，计算电功和热量必须用有效值计算电功和热量必须用有效值有有效效值值一一般般与与所所取取时时间间的的长长短短有有关关，在在无无特特别别说说明明时时是是以以一个周期的时间来确定有效值的一个周期的时间来确定有效值的交交流流电电压压表表和和电电流流表表通通过过交交流流电电时时，实实际际上上已已经经由由电电表表内内部部元元件件把把交交流流电电变变成成了了等等效效的的直直流流，所所以以读读出出

10、的的就就是是交交流流的的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。注意：电容器的耐压值是交流的最大值。第25页/共67页(4)一般用电器上标注的额定值是有效值，而电容器上标注的是最大值4 4平均值：平均值：计算通过某导体截面的电量电量一定要用平均值。(3)(3)正弦（或余弦）正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之交变电流有效值与最大值之间的关系间的关系第26页/共67页课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习1、下列说法正确的是（）A电流在一个周期内电流方向改变两次B电流的有效值是最大值的倍C因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同D若正弦交变

11、电流的最大值是10A，则它的最小值是-10A AB 2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）A400V，0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s D200V,0.08sB B第27页/共67页3、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率（）A0.25P B0.5P CP D2PB4、如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？5A第28页/共67页5.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它

12、们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。第29页/共67页7、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q第30页/共67页6.如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；当t130s时

13、，电动势的瞬时值第31页/共67页(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数(4)线圈每转过一周，外力所做的功。第32页/共67页例1：某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_Hz，交流电压的有效值等于_V例2：图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值 例3：电路两端的交流电压u=Umsin314t(V)，在t=0.005s时的电压为10V，则此时接在电路两端的电压表读数是_V例4：一交流电压u=15sin100t(V)，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，求该电阻R的阻值。有效值：有效值：E E、I I、U U第33页/

14、共67页5.3 电感和电容对交变电流的影响第34页/共67页一、电感对交变电流的阻碍作用1.演示实验现象：2.感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素接直流的亮些，接交流的暗些 结论：电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有 自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。*具体关系：交变电流频率越高，灯越暗第35页/共67页4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：3、特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频低频扼流圈和高频扼流圈 A、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多B、作用：“通直流、阻交流”A、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少B、作用：“通直流、通低频，阻高频”第36页

15、/共67页2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素 电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。*公式：通交流、隔直流，通高频、阻低频第37页/共67页小结：通直流，阻交流 通低频，阻高频 电容对交变电流的作用：通交流，隔直流 通高频，阻低频电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容器高频旁路电容器（C小）第38页/共67页例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含

16、有高频成分，采用图示电路，其L的作用是_，C的作用是_。解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。第39页/共67页练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L100H，C100pF）。此电路的主要作用是-（）A阻直流、通交流，输出交流B阻交流、通直流，输出直流C阻低频、通高频，输出高频交变电流D阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D第40页/共67页例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率f50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电

17、阻）。（1）将交流电源的频率变为f100Hz，则（）（2）将电源改为U220V的直流电源，则（）AA灯比原来亮 BB灯比原来亮 CC灯和原来一样亮 DC灯比原来亮 AC BC第41页/共67页在输电过程中，电压必须进行调整。第42页/共67页5.4 变压器第43页/共67页闭合铁芯原线圈副线圈第44页/共67页1、示意图(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示 与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示 与负载相连(4)输入电压U1 输出电压U2一、变压器的构造原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯U1U2 n1n2第45页/共67页2、符号问题：变压器

18、副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘第46页/共67页原线圈接 交流 电在铁芯中产生变化的磁通量副线圈产生感应电动势在铁芯中产生变化的磁通量二、变压器的工作原理互感现象副线圈有 交流 电原线圈产生感应电动势第47页/共67页互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能 磁场能 电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯U1U2 n1n2 0ett1t2t3t4若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0第48

19、页/共67页三、理想变压器没有能量损失的变压器P入P出输入功率等于输出功率第49页/共67页 原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有:U1=E1 U2=E2 四、理想变压器的变压规律I1U2U1n1n2I2R原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯U1U2 n1n2第50页/共67页1、n2 n1 U2U1升压变压器2、n2 n1 U2 U1降压变压器理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比第51页/共67页理想变压器输入功率等于输出功率即:U1I1=U2I2P入=P出五、理想变压器的变流规律理想变压器原副线圈的电流 跟它们的匝数成反比此

20、公式只适用于一个副线圈的变压器第52页/共67页1、变压器的输入功率由输出功率决定，计算输入功率和输出功率都用(此公式适用只有一个副线圈)需要特别引起注意的是2、区分负载和负载电阻值。以上功率表达式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。在同一电压下，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。第53页/共67页例远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情例远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是况下，当用户用电器的总

21、功率增大时，下列判断正确的是 A A升压变压器的原线圈中的电流保持不变升压变压器的原线圈中的电流保持不变B B降压变压器的输出电压升高降压变压器的输出电压升高C C降压变压器的输出电压降低降压变压器的输出电压降低D D输电线上损耗的电功率减小输电线上损耗的电功率减小 发电机升压变压器 降压变压器 用户 输电线第54页/共67页解：这是实际用电问题。发电机输出电压、升压、降压变压器、输电线都已确定。解：这是实际用电问题。发电机输出电压、升压、降压变压器、输电线都已确定。相当于等效电路中的电源电动势、内阻不变。正常工作时内阻远小于外电阻，因此相当于等效电路中的电源电动势、内阻不变。正常工作时内阻远

22、小于外电阻，因此用户用电器总功率增加，一定是负载总电阻减小，引起的结果是各处电流增大、功用户用电器总功率增加，一定是负载总电阻减小，引起的结果是各处电流增大、功率增大，输电线电压损失增大，降压变压器初级、次级电压都降低。选率增大，输电线电压损失增大，降压变压器初级、次级电压都降低。选C C。第55页/共67页 1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为()A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关B六、课堂练习第56页/共67页 2、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与22

23、0V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为()A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝C第57页/共67页3.2、如图所示，一理想变压器给负载供电，已知变压器的输入电压不变，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率P 变化情况正确的是 A、V1、V2不变，A1增大，A2减小，P 增大 B、V1、V2不变，A1、A2增大，P 增大 C、V1、V2不变，A1、A2减小，P 减小 D、V1不变，V2 增大，A1减小，A2增大，P 减小A1A2RV1V2u第58页/共67页【解析】因输入电压不变，线圈匝数不变，所以变压

24、器输出电压不变；滑动触头向上移动时，负载电阻增大，所以输出电流减小,输出功率减小，从而输入电流、输入功率也随之减小。【总结】分析此类问题时要利用不变的量来确定各变量之间的关系，通常由于负载变化将引起电流的变化、功率的变化。需要注意的是，不要认为输入功率一定是不变的(输入功率是会随着负载的变化而增大或减小的)。第59页/共67页3.4、如图所示，理想变压器的原线圈与灯泡A串联后，加上交变电压U，副线圈两端电压为U2，接有B和C两个灯泡，若A、B、C是三个相同的灯泡，且均正常发光，则UU2=_。UBAC第60页/共67页【解析】A、B、C 三个灯泡均能正常发光，说明它们的电压、电流相同，所以原、副

25、线圈的电流之比为I1I2=12，电压之比为U1U2=21；而U=U1+UA=U1+U2，所以UU2=31第61页/共67页一、变压器的构造 1示意图 2符号二、变压器的工作原理：1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器：三、理想变压器的变压、变流规律：5.4 变压器 小结P入P出第62页/共67页3、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为 （）A.5 1 B.1 5 C.4 1 D.1 4n1n2UAB解：设灯泡正常发光的电流为I，则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。I4I所以原、副线圈的匝数比为 4 1C第63页/共67页七、解决有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，试推导电压和匝数之间的关系，电流和匝数之间的关系？第64页/共67页第65页/共67页电能输送的历程请根据对电能输送的介绍，画出电能输送的简图，*（设一个发电厂一对一的单一用户端进行供电）第66页/共67页感谢您的观看。第67页/共67页