交流电结构与检测

交流电、变压器1交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电. 2.正弦交流电 -（1）函数式:e=E m sint （其中E m =NBS）（2）线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大. （3）若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为 i=I m cost. （4）图像:正弦交流电的电动势 e、电流 i、和电压 u，其变化规律可用函数图像描述。 3.表征交变电流的物理量 （1）瞬时值:交流电某一时刻的值，常用 e、u、i 表示. （2）最大值:E m =NBS，最大值 E m （U m ，I m ）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值. （3）有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值. 求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系E=Em/ 2 ，U=Um/ ，I=Im/ 2 只适用于正弦交流电，其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算，切不可乱套公式.在正弦交流电中，各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值. （4）周期和频率 -周期 T:交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内，交流电的方向变化两次. 频率 f:交流电在 1s 内完成周期性变化的次数.角频率:=2/T=2f. 4.电感、电容对交变电流的影响 （1）电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频.（2）电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频. 5.变压器 -（1）理想变压器:工作时无功率损失（即无铜损、铁损） ，因此，理想变压器原副线圈电阻均不计. （2）理想变压器的关系式: 电压关系:U 1/U2 =n1/n2 （变压比） ，即电压与匝数成正比. 功率关系:P 入 =P 出 ，即 I1U1 =I2U2+I3U3 + 电流关系:I 1/I2 =n2/n1 （变流比） ，即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比. （3）变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制. 6.电能的输送 -（1）关键:减少输电线上电能的损失:P 耗 =I 2 R 线 （2）方法:减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积.提高输电电压，减小输电电流.前一方法的作用十分有限，代价较高，一般采用后一种方法. （3）远距离输电过程：输电导线损耗的电功率:P 损 =（P/U） 2R 线 ，因此，当输送的电能一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的 1/n2。（4）解有关远距离输电问题时，公式 P 损 =U 线 I 线 或 P 损 =U 线 2 R 线 不常用，其原因是在一般情况下，U 线 不易求出，且易把 U 线 和 U 总 相混淆而造成错误. 1、一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）A该交流电流即时值表达式为 i10 sin628t A2B该交流电流的频率为 50 HzC该交流电流通过 10 电阻时，电阻消耗的电功率为 100WD用电流表测该电流其示数为 10 A2、下列关于交流电的几种说法正确的是（ ）A、电气设备上所标的电压电流值是最大值B、交流电压表和交流电流表测得的是瞬时值C、跟交流电有相同热效应的直流电的值是交流电的有效值D、跟直流电有相同热效应的交流电的值是交流电的有效值3、交流电源的电压是 6V，它跟电阻 R1、 R2 和电容器、伏特表一起连组成电路，如图所示，图中电压表的示数为 U1，为了保证电容器 C 不被击穿，电容器 C 的耐压值应为 U2，则（ ）A、U 1=6 V B、U 2=6V C、U 1=6V D、U 26 V4、如图所示，线圈的自感系数 L 和电容器的电容 C 都很小，此电路的重要作用是（ ）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，输出高频交流D、阻高频通低频，输出直流和低频交流5、 对于如图所示的电流 i 随时间 t 作周期性变化的图象，下列说法中正确的是A、电流大小变化，方向不变，是直流电B、电流大小、方向都变化，是交流电C、电流最大值为 0.2A，周期为 0.01sD、电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电6、 对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是A、变压器是利用互感现象制成的B、变压器可以改变各种电源的额定功率C、变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D、变压器的初级电流随次级电流的增大而增大7、 交流电源电压u=20sin(100 t)V ，电路中电阻R=10 。则如右图电路中电流表和电压表的读数分别为A、1.41A，14.1V B、1.41A ，20VC、2A，20V D、2A ，8、一交流电的电流随时间变化而变化的图象，此交变电流的有效值为（）A、5 A B、5A C、3.5 D、3.5229、一矩形线圈,绕与匀强磁场垂直的中心轴 OO按顺时针方向旋转.引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接,两个半圆环分别与固定电刷 A、B 滑动接触,电刷间接有电阻,如图所示,在线圈转动过程中,通过电阻的电流( )(A)大小和方向都不断变化(B)大小和方向都不变(C)大小不断变化,方向 A RB(D)大小 不断变化 ,方向从 B RA10、如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为 n1，两个副线圈的匝数分别为 n2 和 n3，原副线圈的电压分别为 U1、U 2、 U3，电流分别为 I1、I 2、I 3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( )(A)U1：U 2n 1：n 2，U 2：U 3=n2：n 3； (B)I1/I3=n3/n1，I 1/I2=n2/n1；(C)n1I1=n2I2n 3I3； (D)I1U1=I2U2 I3U3。 11、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道:A、0.01s 时刻线圈处于中性面位置B、0.01s 时刻穿过线圈的磁通量为零C、该交流电流有效值为 2AD、该交流电流频率为 50Hz 12、某变电站用 1100 伏的电压送电，导线损失电功率是输出功率的 20%，若要使导线损失电功率是输出功率的 5%，则输出的电压应变为_伏。13、一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314t V，则此发电机产生的电动势的最大值为_V ，有效值为_V ，发电机转子的转速为_转/秒，产生的交流电的频率为 _Hz14、照明用的交流电电压为 220V，当接入一个电阻为 1100 的电热丝时，通过电热丝的电流的最大值是_A.15、用均匀导线弯成正方形闭合线框abcd，线框每边长为 8cm，每边的电阻值为0.01,把线框放在磁感应强度为B=0.05T的匀强磁场中，并使它绕轴OO 以转速n=(50/ )r/s匀速旋转，旋转方向如图所示，轴OO B且在线框平面内。已知线框的 Ob=3Oa，Oc=3Od.当线框平面转至与B平行的瞬间，每条边产生的感应电动势的大小各是多少？感应电流大小是多少？在图中标出感应电流的方向