交流电复习课件

第二轮第二轮 交变电流交变电流作课：杨军社作课：杨军社内容内容要求要求说明说明能结合交流发电机的工作原理图，理能结合交流发电机的工作原理图，理解电动势随时间变化的规律解电动势随时间变化的规律交变电流的图象交变电流的图象正弦交变电流的函数表达式、峰值和正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值有效值理想变压器理想变压器远距离输电远距离输电 本章在近年高考新课标中所占比例本章在近年高考新课标中所占比例约约6%6%，考查的内容主要有，考查的内容主要有 (1)(1)正弦式电流的四值问题，即峰值、有效值、瞬时正弦式电流的四值问题，即峰值、有效值、瞬时值和平均值值和平均值.而正弦式电流的瞬时值的表达式又为图象问而正弦式电流的瞬时值的表达式又为图象问题考查的基础题考查的基础.(2)(2)理想变压器的输入、输出关系理想变压器的输入、输出关系.主要从输入电压和主要从输入电压和输出电压的关系，输入功率和输出功率的关系进行考查输出电压的关系，输入功率和输出功率的关系进行考查.考查的主要题型是考查的主要题型是选择题选择题.选择题的侧重点是基本概选择题的侧重点是基本概念的理解、规律的使用以及概念间的区别与联系念的理解、规律的使用以及概念间的区别与联系.考查难考查难度小，容易得分度小，容易得分.考查热点考查热点是交变电流的表达式和图象以是交变电流的表达式和图象以及理想变压器的应用及理想变压器的应用.对于远距离输电也要有足够的重视对于远距离输电也要有足够的重视.传感器传感器的应用与生产和生活紧密联系的应用与生产和生活紧密联系.要注意联系生要注意联系生活实际分析处理问题活实际分析处理问题,此属新增加的内容，要引起足够重此属新增加的内容，要引起足够重视视.本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具体应用的具体应用.如交变电流的产生、变压器的原理，都和法如交变电流的产生、变压器的原理，都和法拉第电磁感应定律及楞次定律有密切关系拉第电磁感应定律及楞次定律有密切关系.因此在复习本因此在复习本章时，既要章时，既要注意本章知识所具有的新特点注意本章知识所具有的新特点(如周期性、最如周期性、最大值和有效值等大值和有效值等)，还要注意本章知识与电磁感应定律的，还要注意本章知识与电磁感应定律的联系联系.另外，由于电力技术、电子技术是社会生产的重要另外，由于电力技术、电子技术是社会生产的重要支柱，所以本章知识与生产、生活联系紧密，复习时一定支柱，所以本章知识与生产、生活联系紧密，复习时一定要注意要注意理论与实际的结合理论与实际的结合.交流电交流电正弦电流正弦电流产生：交流发电机产生：交流发电机表述手段图象、三角函数表达式表述手段图象、三角函数表达式表表征征参参量量瞬时值瞬时值I i=Imcost或或i=Imsint最大值最大值Im有效值有效值I周期周期T频率频率f观察仪器：示波器观察仪器：示波器电阻电阻电感：感抗电感：感抗电容：容抗电容：容抗对交变电流对交变电流阻碍的器件阻碍的器件与交变电流与交变电流f有关有关1.正弦式交正弦式交变电流的流的产生与生与图象象 如如图1013所示，所示，图线a是是线圈在匀圈在匀强强磁磁场中匀中匀速速转动时所所产生正弦交流生正弦交流电的的图象，当象，当调整整线圈圈转速后，速后，所所产生正弦交流生正弦交流电的的图象如象如图线b所示，以下关于所示，以下关于这两两个正弦交流个正弦交流电的的说法法错误的是的是()A在在图中中t=0时刻穿刻穿过线圈的磁通量均圈的磁通量均为零零B线圈先后两次圈先后两次转速之比速之比为3 2C交流交流电a的瞬的瞬时值为u=10sin5p ptVD交流交流电b的最大的最大值为 V图图1013 由由图图可可知知，t=0时时刻刻线线圈圈均均在在中中性性面面，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量最最大大，A错错误误；由由图图象象可可知知TATB=23，故故nAnB=32，B正正确确；由由图图象象可可知知，C正正确确；交交流流电电最最大大值值Um=NBSw w，故故UmaUmb=32，故故Umb=Uma=V，D正确正确 点点评评：大大小小和和方方向向都都随随时时间间做做周周期期性性的的变变化化，这这种种电电流流叫叫做做交交变变电电流流当当线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的轴轴匀匀速速转转动动时时，线线圈圈中中产产生生的的交交变变电电流流是是随随时时间间按按正正弦弦规规律律变变化化的的，即即正正弦弦交交流流电电若若线线圈圈从从中中性性面面开开始始计计时时，则则t时时刻刻的的感感应应电电动动势势瞬瞬时时值值表表达达式式为为e=Emsinwt，感感应应电电流流瞬瞬时时值值表表达达式式为为i=Imsinwt，电电路路中中用用电器两端的电压瞬时值表达式为电器两端的电压瞬时值表达式为u=Umsinwt.一只矩形一只矩形线圈在匀圈在匀强磁磁场中中绕垂直于磁垂直于磁场的的轴匀速匀速转动，穿，穿过线圈的磁通量随圈的磁通量随时间变化的化的图象如象如图10-1-4所示，所示，则下列下列说法中正确的是法中正确的是()A.t=0时刻刻线圈平面与中性面垂直圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻，刻，的的变化率达最大化率达最大C.t=0.02s时刻，交流刻，交流电动势达到最大达到最大D.该线圈圈产生的交流生的交流电频率率为50Hz 2.正弦式交正弦式交变电流的最大流的最大值与有效与有效值 如如图10-1-5所示，匀所示，匀强磁磁场的磁感的磁感应强度度B，边长L=10cm的正方形的正方形线圈圈abcd共共100匝匝线圈圈电阻阻r=1，线圈圈绕垂直于磁感垂直于磁感线的的对称称轴OO匀速匀速转动，角速度，角速度为=2rads，外，外电路路电阻阻R=4，求：，求：(1)转动过程中感程中感应电动势的最大的最大值.(2)由由图示位置示位置(线圈平面与磁感圈平面与磁感线平行平行)转过60时的的瞬瞬时感感应电动势.(3)由由图示位置示位置转过60角的角的过程中程中产生的生的平均感平均感应电动势.(4)交流交流电压表的示数表的示数.(5)转动一周外力做的功一周外力做的功.(1)感感应电动势的最大的最大值，Em=nBS=1000.50.122V=3.14V(2)转过60时的瞬的瞬时感感应电动势：e=Emcos60=3.140.5V=1.57V(3)转过60角角过程中程中产生的平均感生的平均感应电动势：(4)电压表示数为外电路电压的有效值：电压表示数为外电路电压的有效值：(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量转动一周所做的功等于电流产生的热量 点点评评：交交变变电电流流的的最最大大值值是是指指交交变变电电流流在在一一个个周周期期内内所所能能达达到到的的最最大大值值，它它可可以以用用来来表表示示交交变变电电流流的的强强弱弱或或电电压压的的高高低低交交变变电电流流的的有有效效值值是是根根据据电电流流的的热热效效应应来来定定义义的的，让让交交变变电电流流和和恒恒定定电电流流通通过过相相同同阻阻值值的的电电阻阻，如如果果在在相相同同的的时时间间内内产产生生的的热热量量相相等等，我我们们就就把把这这一一恒恒定定电电流流的的数数值值叫叫做做这这一一交变电流的有效值交变电流的有效值 有一正弦交流有一正弦交流电源，源，电压有效有效值U=120V，频率率为f=50Hz向一霓虹灯供向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激，若霓虹灯的激发电压和熄和熄灭电压均均为 试估算在一个小估算在一个小时内，霓虹灯内，霓虹灯发光光时间有多有多长？为什么人眼不能感到什么人眼不能感到这种忽明忽暗的种忽明忽暗的现象？象？由正弦交流由正弦交流电的最大的最大值与有效与有效值U的关系得：的关系得：设t=0时交流交流电的瞬的瞬时电压U=0，则交流交流电的瞬的瞬时表达表达式式为如如图所示，画出一个周期内交流所示，画出一个周期内交流电的的U-t图象，其中阴影象，其中阴影部分部分对应的的时间t1表示霓虹灯不能表示霓虹灯不能发光的光的时间，根据，根据对称称性，一个周期内霓虹灯不能性，一个周期内霓虹灯不能发光的光的时间为4t1.当当 时，由上式得，由上式得t1=(1/600)s，再由，再由对称性求得一个周期内能称性求得一个周期内能发光的光的时间：再由比例关系求得一小再由比例关系求得一小时内霓虹灯内霓虹灯发光的光的时间为：很明很明显霓虹灯在工作霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄程中是忽明忽暗的，而熄灭的的时间只只有有(1/300)s(如如图t2时刻到刻到t3时刻刻)，由于人的眼睛具有，由于人的眼睛具有视觉暂留留现象，象，暂留留时间约(1/16)s，故无法感到明暗，故无法感到明暗变化化3.非正弦式交非正弦式交变电流的有效流的有效值通通过某某电阻的周期性交阻的周期性交变电流的流的图象如象如图10-1-6.求求该交交流流电的有效的有效值I.图图1016 该该交交流流周周期期为为T=0.3s，前前t1=0.2s为为恒恒定定电电流流I1=3A，后后t2=0.1s为为恒恒定定电电流流I2=6A，因因此此这这一一个个周周期期内内电电流流做做的的功功可可以以求求出出来来，根根据据有有效效值值的的定定义义，设有效值为设有效值为I，根据定义有：，根据定义有：I2RT=I12Rt1+I22Rt代入数据得代入数据得 点点评评：若若某某一一交交流流电电与与另另一一直直流流电电在在相相同同时时间间内内通通过过同同一一电电阻阻产产生生相相等等的的热热量量，则则这这一一直直流流电电的的电电压压、电电流流的的数数值值分分别别是是该该交交流流电电的的电压、电流的有效值电压、电流的有效值图10-1-7为一交一交变电流的流的i-t图线，下列，下列说法正确的是法正确的是()图图1017A.交交变电流的流的频率率f=50Hz，最大，最大值B.交交变电流的有效流的有效值C.交交变电流的平均流的平均值为D.若此交若此交变电流通流通过阻阻值为10的的电阻，阻，则用用电压表表测得得这个个电阻两端的阻两端的电压为 对于正弦交流于正弦交流电可直接可直接应用最大用最大值为有效有效值的的 倍倍这一一规律，将此交律，将此交变电流分流分为前后两部分正弦交流前后两部分正弦交流电，可直接得到，可直接得到这两部分正弦交流两部分正弦交流电的有效的有效值，分，分别为：和和 再利用有再利用有效效值的定的定义求解求解.取一个周期取一个周期T中的前中的前0.01s和后和后0.01s计算算产生的生的电热可列可列计算式：算式：I2R0.02=I12R0.01+I22R0.01，解得，解得对于不同的于不同的时间段，交流段，交流电的平均的平均值不同，求交流不同，求交流电的平均的平均值应明确指出是哪一段明确指出是哪一段时间的平均的平均值.4.感抗和容抗感抗和容抗 如如图10-1-8所示所示电路中，三只路中，三只电灯的亮度相同，如果灯的亮度相同，如果交流交流电的的频率增大，三率增大，三盏电灯的亮度将如何改灯的亮度将如何改变?为什么什么?图图1018 当交当交变电流的流的频率增大率增大时，线圈圈对交交变电流的阻流的阻碍作用增大，通碍作用增大，通过灯泡灯泡L1的的电流将因此而减小，所以灯流将因此而减小，所以灯泡泡L1的亮度将的亮度将变暗；而暗；而电容容对交交变电流的阻碍作用流的阻碍作用则随随交交变电流流频率的增大而减小，即流率的增大而减小，即流过灯泡灯泡L2的的电流增大，流增大，所以灯泡所以灯泡L2的亮度将的亮度将变亮亮.由于由于电阻的大小与交阻的大小与交变电流的流的频率无关，流率无关，流过灯泡灯泡L3的的电流不流不变，因此其亮度也不因此其亮度也不变.易易错题：一一台台小小型型发电机机产生生的的电动势随随时间变化化的的正正弦弦规律律图象象如如图1019甲甲所所示示已已知知发电机机线圈圈内内阻阻为5.0，外外接接一一只只电阻阻为95.0的灯泡，如图乙所示，则的灯泡，如图乙所示，则()A电压表的示数表的示数为220VB电路中的路中的电流方向每秒流方向每秒钟改改变50次次C灯泡灯泡实际消耗的功率消耗的功率为484WD发电机机线圈圈内内阻阻每每秒秒钟产生生的的焦焦耳耳热为24.2J 错解：错解：电压表的示数为电压表的示数为220V，选，选A.错错解解分分析析：由由于于忽忽略略了了发发电电机机线线圈圈作作为为电电源源是具有内阻的，从而导致错解是具有内阻的，从而导致错解 点点评评：把把握握交交变变电电流流规规律律的的三三个个要要素素(以以交交变变电电动动势势为为例例)Em交交变变电电动动势势最最大大值值：当当线线圈圈转转到到穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量为为0的的位位置置时时，取取得得此此值值应应强强调调指指出出的的是是，Em与与线线圈圈形形状状无无关关，与与转转轴轴位位置置无无关关，其其表表达达式式为为Em=NBSw w.w w交交变变电电流流圆圆频频率率：实实际际上上就就是是交交流流发发电电机机转转子子的的转转动动角角速速度度它它反反映映了了交交变变电电流流变变化化的的快快慢慢程程度度，与与交交变变电电流流的的周周期期T和和频频率率f间间的的关关系系为为w w=2p pf.F F0交交变变电电流流初初相相：它它由由初初始始时时线线圈圈在在磁磁场场中中的的相相对对位位置置决决定定，实实际际上上就就是是计计时时起起点点线线圈圈平平面面与与中中性性面面间的夹角间的夹角 本节小结本节小结1.正弦式交变电流的产生与图象2.正弦式交变电流的最大值与有效值3.非正弦式交变电流的有效值4.感抗和容抗