交流电上课演示文稿.

1.交变电流、交变电流的图像 () 2正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 () 3理想变压器 () 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1013甲所示，则下列说法正确的是 ( ) At0时刻，线圈平面与中性面垂直 Bt0.01 s时刻，的变化率最大 Ct0.02 s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：B 3.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R10 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1016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以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角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1017所 示的四幅图中正确的是 ( ) 答案 D 答案：B 例4 例5 一个10 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 物理量应应用情况及说说明 瞬时值时值计计算线线圈某时时刻的受力情况 最大值值 当考虑虑某些电电学元件(电电容器、晶体管等)的击击穿 电压时电压时 ，指的是交变电压变电压 的最大值值 有效值值 (1)通常所说说的交变电变电 流的电压电压 、电电流强度，交流电电表 的读读数，保险丝险丝 的熔断电电流值值，电电器设备铭设备铭 牌上所 标标的电压电压 、电电流值值都是指交变电变电 流的有效值值 (2)求解交变电变电 流的电热问题时电热问题时 ，必须须用有效值值来进进 行计计算 平均值值计计算有关电电量时时只能用平均值值 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10112所示的角速度匀速转动， 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10113甲所示，产生的交变电动势的图像如 图乙所示，则 ( ) At 0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 Bt 0.01 s 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 311 V D线框产生的交变电动势频率为 100 Hz 答案：B 例9(2012·广东调研)如图10114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 制约约关系电压电压副线线圈电压电压 U2由原线线圈电压电压 U1和匝数比决定 功率原线线圈的输输入功率P1由副线线圈的输输出功率P2决定 电电流原线线圈电电流I1由副线线圈电电流I2和匝数比决定 例11 如图1024所示的电路中，变压器初级线圈 匝数n11 000匝，次级线圈有两个，匝数分别为 n2500匝，n3200匝，分别接一个R55 的电阻， 在初级线圈上接入U1220 V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)254 (2)1.16 A 答案：AB 例12 1匝数比不变的情况 3分析动态问题的程序 例13 如图1028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101，原线圈输入电压的变化规律如 图1029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50 Hz B副线圈输出电压的有效值为31 V CP向右移动时，原、副线圈的电流比减小 DP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0.02 s，频 率为50 Hz，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，选项A正确；原线圈输入电 压的最大值为310 V，有效值为220 V，根据变压公式，副线圈输出电压的有效 值为22 V，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：AD 2远距离高压输电示意图(如图1023所示) 例15某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器后向80 km远处供电。已知输电导线的电阻率为2.4×108 ·m，导线横截面积为 1.5×104 m2，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)8×104 V (2)3.2×103 V 1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50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为15，两 个变压器间的输电导线的总电阻为15 ，降压变压器的输出电压为220 V，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)2 500 V (2)6 000 W 1 (3)101 例17某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电 功率是3×106 kW。现用500 kV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2.0×105 A B输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D输电线上损失的功率为PU2/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12；副线圈电路中接有灯 泡，灯泡的额定电压为220 V，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：220 V、0.1 A。故 原线圈中的电压、电流分别为110 V、0.2 A。 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( ) AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大 DV2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 kW，输出电压是250 V，用户需要 的电压是220 V，输电线电阻为10 ，若输电线路因发热而损失的功率为输送功 率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (2)用户得到的电功率是多少？ 解析：大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失，要采用高压 输电，到用户后，再降压。其输电线路示意图如图所示。 答案：(1)120 24011 (2)96 kW