交流电上课演示文稿.

1、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O

2、O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

3、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

4、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

5、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2.4108 m，导线横截面积

6、为 1.5104 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)8104 V (2)3.2103 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3106 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2.0105 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9108 kW D输电

7、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

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