0 0 类别 : 教案

编号：13、14 姓名： 班级学号： 交流电复习 知 识 整 合 1 正弦交流电的变化规 律 : 定义： 叫 做交流电。 叫做正弦交流电 交变电流 产生 用矩形线圈在匀强磁场中绕 磁感线的轴 匀速转动，则在线圈中产生正弦交流电。 特殊位置：（ 1）中性面时： （ 2）最大值面时： 2 1 12 sin 2 sin2 sin Le n nBL v t nBL tt nBS t           工作原理：电磁感应现象 基本规律 。 ； ； 1 2 2 1 21 2 1 2 1 n n I I PP n n U U   变压器 交 变 电 流 表征交流电的物理量 : , mm m m mRnBS U IR r R r          有效值根据电流热效应定义，正弦交流电有U= 周期和频率： T= 平均值： 最大值: 宁阳一中 尚荣华 email:srhwth@163.com 题型分类解析 一、交变电流最大值、有效值和平均值的应用。 例 1如图所示，正方形线圈 abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动， 图中的位置是初始位置，转数 n=120r/min。若已知 ab=bc=20cm，匝数 N=20，磁感应强度B=0.2T，电阻R=1Ω。试求： (1)瞬时感应电动势的表达式。 (2)从图示位置转过 90°过程中的产生的热量。 （3）从图示位置转过 90°过程中的通过导线截面的电量。 2 远距离送电 功率损失：△ P= 电压损失：△U= 高压送电电路：电路图 功率之间的关系是：P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3。 电压之间的关系是： 3 31 1 2 3 2 2 4 4 , , rU nU n U U UU n U n    。 电流之间的关系是： 31 2 4 2 3 2 1 4 3 , , rII n n I I II n I n    。 1 2 1 3 400 400t s t s ， ssttt 200 1)400 1 400 3(12 △ 编号：13、14 姓名： 班级学号： 说明：要掌握最大感应电动势、瞬时感应电动势、平均感应电动势的区别及 各自的计算。同时要注意计算热量和电功要用有效值，计算电量用平均值。 当我们研究电容器的耐压指交流电的峰值。 例 2有一交流电压的变化规律为 u=311sin314tV，若将一辉光电压最小值是 220V的氖管接上此交流电压，则在 1秒钟内氖管 发光的时间是多少？ 分析：根据氖管的发光条件|U|＞220V，先计算 在半个周期的时间内氖管发光的时间间隔△t，再 算出 1秒包含的半周期数 n，两者相乘即是 1秒 钟内氖管发光的时间。 解：根据 u=311sin314tV，可知周期为 在 0～T/2，即 0～1/100s的时间内，将 U=220V代入 u=311sin314tV 中，可得 氖管的发光时间为 1秒钟的时间包含的半周期数为 答：1秒钟内氖管的发光时间为 0.5s。 解题技巧：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时 值是时间的函数，不同时刻瞬时值是不一样的，要求熟练掌握正弦交流电 瞬时值表达式。 二、有关变压器的常见问题 解题思路点拨 思路 1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为 U1/U2=n1/n2;当变压器 有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=…… 思路 2 功率思路.理想变压器的输入、输出功率为 P 入=P 出，即 P1=P2； 当变压器有多个副绕组时 P1=P2+P3+…… 思路 3 电流思路.由 I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有 I1/I2=n2/n1; 当变压器有多个副绕组时 n1I1=n2I2+n3I3+…… 思路 4 （变压器动态问题）制约思路. 3 ssT 50 1 314 14.322  ×ω π × 1 12 2 1001/ 50 1100 0.5200 n T t n t s s            图 18—4 宁阳一中 尚荣华 email:srhwth@163.com （1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电 压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”. （2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电 压 U1确定时，原线圈中的电流 I1由副线圈中的输出电流 I2决定，即 I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”. （3）负载制约： ①变压器副线圈中的功率 P2由用户负载决定，P2=P 负 1+P 负 2+…； ②变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 确定， I2=P2/U2； ③总功率 P 总=P 线+P2. (4) 动态分析问题的思路程序可表示为： 例 3、如图 18-4，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻 器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压， I1为原线圈中的电流强 度，则 A.保持U1及 P的位置不变，K由 a合到 b时，I1将增大 B.保持U1及 P的位置不变，K由 b合到 a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，K合在 a处，使 P上滑，I1将增大 D.保持 P的位置不变，K合在 a处，若U1增大，I1将增大 错解分析：部分考生对变压器工作原理理解不深刻，辨不清原副线圈中的 变量与不变量，理不明各量间"谁制约谁"的制约关系；导致错选. 解题方法与技巧：K由 a合到 b时，n1减小，由 U1/U2=n1/n2,可知 U2增 大，P2=U22/R随之增大，而 P1=P2，又 P1=I1U1，从而 I1增大，A正确；K 由 b合到 a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确；P上滑时，R增大 P2=U22/R减小，又 P1=P2，P1=I1U1，从而 I1减小，C错误；U1增大，由 U1/U2=n1/n2可知，U2增大，I2=U2/R随之增大，由 I1/I2=n2/n1可知 I1也 增大，D正确.故选项A、B、D正确. 例 4、一台理想变压器原线圈匝数 n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是 n2=60匝，n3=600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是 I2=1 A，I3=4 A，求原线圈中的电流强度. 解题方法与技巧：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一只 副线圈的情况，本题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来分析， 由于理想变压器无能量损失，所以有 P1=P2+P3，n1I1=n2I2+ n3I3 4 1 21 1 22 2 2 2 UU n I RU nU U I           负载 决定决定 1 2 1 1 2 2 1 1 1 1 ( ) 1 P P I U I U P I UP I              决定决定 图16- R R R 1 2 3U 10 编号：13、14 姓名： 班级学号： 例 5、如图 16-10所示，理想变压器和三个定值电阻 R1、R2和 R3接在交流电 源上，R1=R3，若 R1、R2和 R3上的电功率相等， 则 R1：R2=___________,变压器原、副线圈的匝数比为__________. 解题方法与技巧：正确分析初级线圈和次级线圈各自的回路，抓住两电路 的电流与匝数成反比是解题的关键。 三、远距离输电 例 6、某发电机输出功率是 100KW，输出电压是 250V，从发电机到用户 间的输电线总电阻为 8Ω，要使输电线上的功率损失为 5%，而用户得到的 电压正好为 220V，求：长压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各是 多少？ 解题方法与技巧：画出远距离电能输送的示意图（注意：分清三个电路）。 搞清各个电路之间的物理量关系(见知识整合)。 巩固练习题 基础题训练： 1．一个按正弦规律变化的交流电流，如图所示，根据 图像可以知道 A．该交流电流的频率是 0.02Hz B．该交流电流的有效值是 14.1A C ． 该 交 流 电 流 的 瞬 时 值 表 示 式 为 i=20sin0.02tA D．在 t=T/8 (T是周期)时刻，该电流的大小与其有效值相等 2、（04年高考题）一台理想降压变压器从 10kV的线路中降压并提供 200A 的负载电流, 已知两个线圈的匝数比为 40∶1, 则变压器的原线圈电流、输 出电压及输出功率是 A.5A, 250V, 50kw B.5A, 10kV, 50kw C.200A, 250V, 50kw 5 宁阳一中 尚荣华 email:srhwth@163.com D.200A, 10kV, 2×103kw 3、一根电阻丝接入 100V直流电，lmin产生热量为Q，同样电阻丝接正弦交 变电压，2min产生热量也为Q，那么该交变电压的峰值为： A、100 2 V； B、100V； C、50 2 V； D、70V 。 4、如图甲、乙两电路中，当 a、b两端与 e、f 两端分别加上 220V的交变电压时，测得 c、d间与 g、h间的电压均为 110V。 若分别在 c、d两端与 g、h两端加上 110V的交变电压，则 a、b 间与 e、f间的电压分别为： A、220V，220V； B、220V，110V； C、110V，110V； D、220V，0 。 5、（93年高考题）如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈 ab 和 cd(匝数都为 n1)、ef和 gh(匝数都为 n2)组成。用 I1和U1表示输入电流和电压， I2和 U2表示输出电流和电压。在下列四种连接法中， 符合关系 U1/U2＝ n1/n2，I 1/I2＝n2/n1　的有（ 　　） 　(A)b与 c相连，以 a、d为输入端，f与 g相连，以 e、h为输出端 　(B)b与 c相连，以 a、d为输入端，e与 g相连、f与 h相连作为输出端 　(C)a与 c相连、b与 d相连作为输入端，f与 g相连，以 e、h为输出端 　(D)a与 c相连、b与 d相连作为输入端，e与 g相连、f与 h相连作为输出端 6、一束带电粒子沿着通有交变电流螺线管轴线射入管内，则粒子在管内的 运动状态是： A、往复振动； B、匀速直线运动； C、匀加速直线运动； D、匀速圆周运动。 7. （93年）图中A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与 金属板面相垂直，两极板的距离为 l。两极板间加上低频交流电压，A板电势 为零，B板电势 u=U0cosωt。现有一电子在 t=0时穿过 A板上的小孔射入电 场。设初速度和重力的影响均可忽略不计。则电子在两极板间可能 　(A)以AB间的某一点为平衡位置来回振动 　(B)时而向 B板运动，时而向A板运动，但最后穿出 B板 　(C)一直向 B板运动，最后穿出 B板，如果ω小于某个值ω0， l小于某 个值 l0 　(D)一直向 B板运动，最后穿出 B板，而不论ω、l为任何值 能力提高题： 8、左图所示是某种型号的电热毯的电路 图，电热毯接在交变电源上，通过装置 6 P u V 1 2 3 4 5o t/10-2s u/V 311 编号：13、14 姓名： 班级学号： P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电 压表的读数为 A.110V B.156V C.220V D.311V 9、如图的长直导线中通有交变电流 i= Imcosωt，则由 t=0开始的 一个周期内，在线框 abcd中产生的感应电流大小变化将是： A、减－增一减一增； B、 先减后增； C、增－减－增－减； D、先增后减。 10、一长直导线通以正弦式电流，在导线下有 一断开的线圈，如图所示，那么， 相对于ｂ来说，ａ的电势最高时是在： (提示：从φ~t图中分析感应电动势的变化) A、交变电流方向向右，电流强度最大时； B、交变电流方向向左，电流强度最大时； C、交变电流方向向左，电流减小到零时； D、交变电流方向向右，电流减小到零时。 11、在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为 n1=600,n2=120,电源电压 U1=220 V，原线圈中串联一个融断电流 0.2 A的保 险丝，为保证保险丝不被烧毁，则 A.负载功率不能超过 44W B.副线圈电流最大值不能超过 1A C.副线圈电流有效值不能超过 1A D.副线圈电流有效值不能超过 0.2A 12、理想变压器原线圈接交流电源，副线圈接电阻，则下列哪些方法可使输 入功率增加为原来的 2倍 A.次级线圈的匝数增加为原来的 2倍 B.初级线圈的匝数增加为原来的 2倍 C.负载电阻变为原来的 2倍 D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的 2倍 13、如图 18-6所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定， 原 线 圈 的 电 压 为 U1 时 ， 副 线 圈 的 输 出 电 压 为 U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键 K 开启，然后当电键 K闭合时 A.电压U1不变，U2变大 B.电灯 L1变亮，L2变暗 C.电灯 L1变暗，L2变亮 D.原线圈中的电流变大 14、如图 18-7所示，理想变压器原、副线圈匝数 n1∶n2∶n3=3∶2∶1,副线圈 Ⅱ上接有“8 V，8 W”的灯泡 L1、L2，副线圈Ⅲ上接有“6 V，9 W”的灯泡 7 图 18—6 图 18—7 宁阳一中 尚荣华 email:srhwth@163.com L3、L4，原线圈上接有电阻 R1=3 Ω，当 a、b两端接交变电源后，L1、L2正常发 光，则交变电源的输出功率为 A.24 W B.34 W C.36 W D.72 W 15、通过某电阻的周期性交变电流 的图象如右。求该交流电的有效值 I。 16、发电机的输出电压是 220V，输出功率为 44KW，每条输电线电阻为 0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为 1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经过 10：1的降压变 压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？ 17、为了安全，机床上照明用的电压是 36V，这个电压是把220V的电压降压 后得到的，如果变压器的原线圈是 1100匝，副线圈是多少匝？用这台变压 器给“36V、40W”的灯泡供电，原副线圈的电流各是多少？ 18、边长为 l、匝数为 n、总电阻为R的正方形闭合线圈，在磁感强度为 B的水 平匀强磁场中，绕垂直磁感线的转轴以角速度ω匀速转动． 求：（1）转至线圈平面与磁感线成α角的位置时，受到的安培力矩． （2）转至线圈平面与中性面成α角的位置时，受到的安培力矩． （3）转动 ts时间内，外界驱动线圈转动所做的功． 8 i/A 3 o t/s -6 0.2 0.3 0.5 0.6 编号：13、14 姓名： 班级学号： 19、如图所示，两块水平放置的平行金属板板长 L = 1.4m，板距为 d = 30cm ，两板间有 B=1.5T、垂直于纸面向里的匀强磁场，在两板上加如图所示的 脉动电压。在 t = 0 时，质量为m = 2 1510  Kg、电量为 q = 1 10 10 C的正离子，以速度 v0 = 4103m/s从两板中间水平射入， 试问： （1）粒子在板间作什么运动？画出其轨迹。 （2）粒子在场区运动的时间是多少？ 9