交变电流知识点总结.docx

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1、己经将文本间距加为24磅，第17章:交变电流一，知识网络C产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的1瞬时值：I=ImSinI峰值：I=nsB/R周期和频率的关系:T=I/1图像：正弦曲线电感对交变电流的作用：通直流，阻沟通，通低频，阻高频电容对交变电流的作用：通沟通，阻直流，通高频，阻低频（原理：电磁感应变压比：U1U2=n1n2变流比：1I电能的输送只有一个副线圈：hI2=n2m有多个副线圈：Im=122=I3n3=功率损失：电压损失：远距离输电方式：高压输电二，重，难点知识归纳1.交变电流产生（一），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，简称沟通。图

2、17-正弦沟通。如图（b）所示。而（a）,（d）为直流其中（a）为恒定电流。(二)，正弦沟通的产生及变化规律。(1),产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的沟通是随时间按正弦规律变化的。即正弦沟通。(2),中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。(3),规律：从中性面开始计时，则e=NBSsint。用“,表示峰值NBS3则e=EIISin31在纯电阻电路中,电流I=Sin31=I1tSin33电压U=U1fISinst。2,表征交变电流大小

3、物理量(D瞬时值：对应某一时刻的沟通的值用小写字母X表示，eiu(2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，UmImemm=nsB3Im=JMR留意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为/NBS3,即仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度3四个量确定。及轴的详细位置，线圈的形态及线圈是否闭合都是无关的。(3)有效值:a,意义：描述沟通电做功或热效应的物理量b,定义：跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值。c,正弦沟通的有效值及峰值之间的关系是=IfnUm留意：正弦沟通的有效值和峰值之间具有m，U=的关系，非正弦(或余弦)沟通无此关系，但可按有效值

4、的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和及其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=Imoe,沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;沟通电流表和沟通电压表的读数是有效值。对于沟通电若没有特殊说明的均指有效值。f,在求沟通电的功，功率或电热时必需用沟通电的有效值。（4）峰值，有效值，平均值在应用上的区分。峰值是沟通变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在推断电容器是否会被击穿时，则需考虑沟通的峰值是否超过电容器的耐压值。沟通的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的沟通来说，其有效值是肯定的。而平均值是由公式确

5、定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来确定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦沟通，其正半周或负半周的平均电动势大小为，而一周期内的平均电动势却为零。在计算沟通通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。在实际应用中，沟通电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，沟通电流表和沟通电压表指示的电流，电压也是有效值，解题中，若题示不加特殊说明，提到的电流，电压，电动势时，都是指有效值。（5）,表征交变电流变化快慢的物理量a,周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s.b,频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Hz

6、.c,角频率3：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rads.d,角速度，频率，周期，的关系3=2乃仁T（6）,疑难辨析沟通电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时，仁0时，磁通量最大，小应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），I=工时，图U”4磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图17-2所示分别是巾=,cos3t和e=sinto3,变压器（1）变压器的构造：原线圈，副线圈，铁心（2）.变压器的工作原理在原，副线

7、圈上由于有交变电流而发生的相互感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。(3) .志向变压器：磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。(4) .志向变压器电压跟匝数的关系：UU2=n1n2说明：对志向变压器各线圈上电压及匝数成正比的关系，不仅适用于原，副圈只有一个的状况，而且适用于多个副线圈的状况。即有:O这是因为志向变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每吨线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势及匝数成正比。在线圈内阻不计的状况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都及帧数成正比。(5)志向变压器电流跟匝数的

8、关系II2=n2n.(适用于只有一个副线圈的变压器)说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的状况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可依据输入功率及输出功率相等的关系推导出：UJ1=U2I2+U3I3UI+再依据U2二一UjUs-UjUi=Ut可得出：n1nM1nJ=n2I2+nJ3+nj7(1)当变压器原副线圈匝数比(2)确定以后淇输出电压U2是由输入电压UI确定的(即n2U2=%UD但若副线圈上没有负载,副线圈电流为零输出功率为零，则输入功率为零,nX原线圈电流也为零,只有副线圈接入肯定负载,有了肯定的电流,即有了肯定的输出功率，原7线圈上才有了相应的电流(II

9、=R1),同时有了相等的输入功率，(P入=PG所以说：变%压器上的电压是由原线圈确定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来确定的。4,电能的输送(1)输送电能的过程:输送电能的过程如下所示：发电站一升压变压器一高压输电线一降压变压器一用电单位。(2) .高压输电的道理思路：输电一导线(电阻)一发热一损失电能一减小损失。输电要用导线，导线当然有电阻，假如导线很短，电阻很小可忽视，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽视。电流通过很长的导线要发出大量的热，所以，输电时，必需设法减小导线发热损失。由焦耳定律Q=RRt,减小发热Q有以下三种方法：一是减小输电时间t,二是减小输电线电阻R，三是减小输电电流

10、I。第一种方法等于停电，没有实际价值。第二种方法从材料，长度，粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有探讨出来。解除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了。从焦耳定律公式Q=FRt可以看出，第三种方法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。所以说要减小电能的损失，必需减小输电电流。但从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率必需足够大，才有实际意义。依据公式P=UI,要使输电电流I减小，而输送功率P不变（足够大），就必需提高输电电压U。所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失。（3）变压器能把沟通电的电压上升（或降低）在发电站都要

11、安装用来升压的变压器，实现高压输电。但是我们用户运用的是低压电，所以在用户旁边又要安装降压的变压器。一是为了平安，二是用电器只能用低电压。三，典型例题例1,沟通发电机在工作时产生的电压流表示式为=UwTSinr,保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时电压流的变化规律变为OA.2Unsin2tB.4Unsin2tC.2UnsintD.Umsint解析：线圈的转速和匝数同时增加一倍，则Um增加4倍，线圈的转速增加一倍，则3为原来的两倍。答案为B。点拨：此题是一个基础题，考查的是对电压流表示式为=UmSin所的理解，最好亲自动手推导公式，才有利于公式的记忆。小试身手1.1,关于线

12、圈在匀强磁场中转动产生交变电流，以下说法正确的是OA.线圈每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C.线圈每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D.线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次1.2, 如图17-3所示，矩形线圈ACDE放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈以相同的角速度，分别绕PQ,ACAE轴线匀速转动，线圈中产生的感应电动势分别为巴,E2,E3,E4,则下列关系中正确的是（）A. EI=E2,E3=E4B.E=E2=E3,EI=OC.E=E2=E3=E4D.E2=E3,E1=E4例2,如图

13、17T表示一沟通随时间变化的图像，求此沟通的有效值。解析：此题所给沟通正负半周的最大值不相同，很多同学对沟通电有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦沟通电的最大值是有效值的五倍的关系，直接得出有效值，而对此题由于正负半周最大值不同，就无从下手。应当留意到在一个周期内前半周期和后间内通过相同的电阻所产生的热量相同，从焦耳定律求半周期的有效值是可求的，再依据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时得。I2R-T=Ii2R-+I22R22WI2=（-+（3）2-222解得I=5A点拨：此题是一个简单计算题，主要是考查对交变电流中最大值的有效值的关系的理解。小试身手1.1, 一个矩形线圈在匀

14、强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势为e=2202sin100（V）,则如下说法中正确的是（）A.此沟通电的频率是IOoHZB. t=0时线圈平面恰及中性面重合C.假如发电机的功率足够大，它可使“220VIOOW”的灯泡正常发光D.用沟通电压表测量的读数为22。啦V2.2,一个电热器接在IOV的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q,今将该电热器接在一沟通电源上，它在2ts内产生的焦耳热为Q,则这一沟通电源的沟通电压的最大值和有效值分别是OA.最大值是10日V,有效值是IoVB.最大值是10V,有效值是5&VC.最大值是5五V,有效值是5VD.最大值是20V,有效值是10日V例

15、3,如图17-5所示，在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=T,线框的CD边长为20cm,CE,DF长均为IoCnb转速为50rs,若从图示位置开始计时（1）写出线框中感电动势的瞬时值表达式。（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V,12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？解析：（1）留意到图17-5示位置磁感线及线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最大值和角频率。图17-5=2n=100rad/sa=BS=-0.20.1100-102(V)所以电动势瞬时表达式应为e=102Cos1OOt(V)o首先求出沟通电动势有效值=B=IO（V）此后即可看成(2)小灯泡是纯电阻电路，其电阻为R=恒定电流电路，如图15-5所示，明显由于R=r,=5v,小于额定电压，不能正常发光。其实际功率是p=