[对《交变电流》的点评]交变电流

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交变电流篇(1):交变电流课件学案练习

　　1．(20XX大纲全国卷)一台电风扇的额定电压为交流220 V。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流I随时间t的变化如图1所示。这段时间内电风扇的用电量为( )
　　A．3.9×10－2度 图1
　　B．5.5×10－2度
　　C．7.8×10－2度
　　D．11.0×10－2度
　　解析：根据电流的变化情况，分段计算求电功
　　W1＝I1Ut1＝0.3×220×10×60 ＝3.96×104
　　W2＝I2Ut2＝0.4×220×10×60 ＝5.28×104
　　W3＝I3Ut3＝0.2×220×40×60 ＝1.056×105
　　则总功W＝W1＋W2＋W3＝1.98×105 ＝5.5×10－2度，选项B正确。
　　答案：B
　　2．一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的电动势为e＝102 sin 20πt V，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是( )
　　A．t＝0时，线圈平面拉于中性面
　　B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0
　　C．电阻的热功率为16 W
　　D．用电压表测路端电压时读数为11.3 V
　　解析：由产生的电动势的表达式可知，t＝0时，电动势为零，线圈平面位于中性面，磁通量最大，故A对B错；电动势的有效值E＝10 V，电阻两端的电压U＝ER＋rR＝8 V，D错；由P＝U2R得P＝8 W，C错误。
　　答案：A
　　3.如图2所示，变频交变电源的频率可在20 Hz到20 Hz之间调节，在某一频率时，A1、A2两只灯泡的炽热程度相同。则下列说法中正确的是( )
　　A．如果将频率增大，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强 图2
　　B．如果将频率增大，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱
　　C．如果将频率减小，A1炽热程度减弱、A2炽热程度加强
　　D．如果将频率减小，A1炽热程度加强、A2炽热程度减弱
　　解析：某一频率时，两只灯泡炽热程度相同，应有两灯泡消耗的功率相同，频率增大时，感抗增大，而容抗减小，故通过A1的电流增大，通过A2的电流减小，故B项正确；同理可得C项正确。
　　答案：BC
　　4．(20XX安徽高考)如图3所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( )
　　A.BL2ω2R B.2BL2ω2R
　　C.2BL2ω4R D.BL2ω4R 图3
　　解析：线框转动的角速度为ω，进磁场的过程用时18周期，出磁场的过程用时18周期，进、出磁场时产生的感应电流大小都为I′＝12BL2ωR，则转动一周产生的感应电流的有效值满足：I2RT＝(12BL2ωR)2R×14T，解得I＝BL2ω4R，D项正确。
　　答案：D
　　5.如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想电流表。开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是( )
　　A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小 图4
　　B．等效电阻R上的功率变大
　　C．原线圈中电流表示数变大
　　D．灯泡L1和L2变亮
　　解析：当S断开时，副线圈总电阻变大，而输入电压不变，通过R的电流变小，由P＝I2R知，B错；由于副线圈电流变小，原、副线圈电压不变，输出功率减小，输入功率也减小，输入电流减小，C错；UMN不变，UR减小，灯泡L1与L2两端电压增大，D对。
　　答案：D
　　6.如图5所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若 图5
　　T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u ＝2202sin 100πt(V)，当用电器电阻R0＝11 Ω时( )
　　A通过用电器R0的电流有效值是20 A
　　B．升压变压器的输入功率为4 650 W
　　C．发电机中的电流变化频率为100 Hz
　　D．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
　　解析：由T2的副线圈两端电压的表达式知，副线圈两端的电压有效值为220 V，电流为I＝220XX A＝20 A，选项A正确；由于输电线电流I′＝204 A＝5 A，所以升压变压器的输入功率为P＝P线＋I2R0＝52×10 W＋202×11 W＝4 650 W，选项B正确；发电机中的电流变化频率与T2的副线圈两端电压的频率相同，也为50 Hz，选项C错误；当用电器的电阻R0减小时，其消耗的功率变大，发电机的输出功率变大，选项D错误。
　　答案：AB
　　7.如图6所示，某理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为使变压器的输入功率增大，可使( )
　　A原线圈匝数n1增加 图6
　　B．副线圈匝数n2增加
　　C．负载电阻R的阻值增大
　　D．负载电阻R的阻值减小
　　解析：由变压比U1U2＝n1n2及P入＝P出可得P入＝P出＝I2U2＝U 22R＝(U1n2n1)2×1R＝U 21n 22n 21R，又原线圈两端电压U1(交变电流的有效值)恒定，故选项B、D正确。
　　答案：BD
　　8.(20XX四川高考)如图7所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么( )
　　A．线圈消耗的电功率为4 W
　　B．线圈中感应电流的有效值为2 A
　　C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cs2πTt 图7
　　D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝Tπsin2πTt
　　解析：从线圈平面平行于磁感线开始计时，正弦交变电流的感应电动势的一般表达式为e＝Ecs θ，且该式的成立与转轴的位置无关(转轴平行于磁感线的情况除外)，则感应电流i＝eR＝ERcs θ，由题给条件有：1＝E2×12，E＝4 V，则I＝2 A，I有效＝2 A，电功率P＝I2有效R＝4 W，所以A正确，B错误。
　　e＝4cs ωt＝4cs2πTt，即C正确。
　　由E＝BSω＝Φ2πT得Φ＝2Tπ，故Φ＝2Tπsin2πTt，即D错误。
　　答案：AC
　　9.如图8所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈接入电压为220 V的照明用电，一只理想二极管和一个阻值为10 Ω的电阻R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的是( )
　　A1 in内电阻R上产生的热量为 1 452
　　B．电压表的读数约为15.6 V 图8
　　C．二极管两端的最大电压为22 V
　　D．若将R换成一个阻值大于10 Ω的电阻，则电流表读数变大
　　解析：由U1U2＝n1n2得U2＝22 V，由于二极管的单向导电性，当交变电流反向不导通时，二极管两端电压的最大值为222 V，C错误，电压表的读数为R两端电压的有效值，因只有一半时间有电流通过R，由有效值定义有U22R×T2＝U2RR T，解得UR＝U22＝222 V≈15.6 V，B项正确。R上1分钟内产生的热量Q＝U2RR×t＝222210×60 ＝1 452 ，A项正确。当R增大时，输出功率变小，输入功率变小，电流表读数变小，D错误。
　　答案：AB
　　二、计算题(本题共3小题，共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)
　　10．(10分)如图9所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220 V的交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端接有“12 V 12 W“的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110 V，两端接有电阻R，通过R的电流为0.4 A，求：
　　(1)副线圈3的匝数n3； 图9
　　(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1。
　　解析：(1)由U2U3＝n2n3，得n3＝U3U2n2＝11012×30＝275(匝)。
　　(2)由U1U2＝n1n2，得n1＝U1U2n2＝220XX×30＝550 (匝)；
　　由P1＝P2＋P3＝12 W＋110×0.4 W＝56 W
　　得原线圈中的电流I1＝P1U1＝56220 A＝0.255 A。
　　答案：(1)275 匝 (2)550 匝 0.255 A
　　11．(12分)(20XX安徽高考)图10甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈)
　　图10
　　(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；
　　(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；
　　(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)
　　解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r＝L22，
　　转动时ab、cd的线速度v＝ωr＝ωL22，且与磁场方向的夹角为ωt，
　　所以，整个线圈中的感应电动势e1＝2BL1vsin ωt＝BL1L2ωsin ωt。
　　(2)当t＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则某时刻t时，线圈平面与中性面的夹角为(ωt＋φ0)
　　故此时感应电动势的瞬时值
　　e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)
　　(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值E＝BL1L2ω，
　　故有效值E＝E2＝BL1L2ω2
　　回路中电流的有效值I＝ER＋r＝BωL1L22R＋r
　　根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为
　　Q＝I2RT＝BωL1L22R＋r2R2πω＝πωRB2L 21L 22R＋r2。
　　答案：(1)e1＝BL1L2ωsin ωt (2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)(3)πωRB2L 21L 22R＋r2
　　12．(15分)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 W，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，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的电压损失不计，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。
　　解析：(1)根据理想变压器的电压比与匝数比的关系有：U1U2＝n1n2，
　　所以U2＝n2n1U1＝2 500 V。
　　(2)P2＝P1＝50 W。
　　输电线中电流：
　　I2＝P2U2＝50 0002 500 A＝20 A，
　　则ΔP＝I22R线＝202×15 W＝6 000 W。
　　(3)根据能量守恒，用户得到功率为：
　　P4＝P1－ΔP＝44 000 W。
　　所以降压变压器副线圈电流：
　　I4＝P4U4＝44 000220 A＝200 A。
　　故n3n4＝I4I3＝I4I2＝20020＝101。
　　答案：(1)2 500 V (2)6 000 W (3)10∶1
　　5 O

交变电流篇(2):电工基础知识教学课件

       电工基础知识教学课件，电工知识点汇总，希望大家能够喜欢。
 

 
　　电工基础知识、维修电工基础知识。
　　(1)电阻率---又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母ρ表示，单位为欧姆*毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线，在温度20C时的电阻值，电阻率越大，导电性能越低。则物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
　　2、电阻的温度系数----表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加量与原来的电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
　　3、电导----物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里，电导的数值就是电阻值的倒数，以字母

交变电流篇(3):高中物理 描述交变电流的物理量教案设计

　　一、 预习目标
　　1、 知道描述交变电流的相关物理量
　　2、 知道物理量之间的关系
　　二、 预习内容
　　表征交变电流的物理量
　　1、瞬时值：正弦交流电瞬时值的表达式为：
　　电压瞬时值：（ ） 电流瞬时值：（ ）
　　2、最大值：交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面与磁力线平行时，交流电动势最大值：（Em＝NBSω），
　　瞬时值与最大值的关系是：（－Em≤e≤Em）
　　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，正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：
　　（E=Em/ U=Um/ I=Im/ ）
　　各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的最大值，都是指（ ）
　　4、平均值：交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用（e=nΔΦ／Δt）计算
　　5、表征交变电流变化快慢的物理量
　　①周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s .
　　②频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：HZ.
　　③角频率ω：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s.
　　④角速度、频率、周期的关系（ω=2πf=2π/T）
　　课内探究学案
　　一、学习目标
　　l、掌握表征交变电流大小物理量．
　　2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题．
　　3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量．
　　学习重难点：表征物理量及物理量间的关系，并能熟练解决相关问题
　　二、学习过程
　　1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？
　　2、峰值、有效值和平均值有什么区别？
　　3、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ，是不是对一切交变电流都是如此？
　　3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？
　　三、反思总结
　　本节课学习的是描述交变电流的物理量。如：周期和频率表示交变电流周期性变化快慢的物理量；最大值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围；而有效值反映的是交流电的热效应在时间上的平均效果。交变电流的有效值是教学的重点也是难点。
　　四、当堂检测
　　1、电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接，R1=10Ω，R2 =20Ω。合上开关S后，通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则 ( )
　　A．通过R1的电流有效值是1.2A
　　B．R1两端的电压有效值是6V
　　C．通过R2的电流最大值是1.2 A
　　D．R2两端的电压最大值是6 V
　　答案：BD
　　2、如图2所示，表示一交流电的电流随时间的变化图象，其中电流正值为正弦曲线的正半周，则该交流电的有效值为多少？
　　答案：
　　课后练习与提高
　　1、图5－2－1表示一交变电流随时间变化的图象。此交变电流的有效值是：（ ）
　　A.5 安 B.5安 C.3.5 安 D. 3.5安
　　答案：B
　　2、如图5－2－2所示，在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=5 /πT，线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时，
　　（1）写出线框中感应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）注意到图示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最大值和角频率：
　　ω=2πn=100πrad/s
　　Em=BSω=5 /π×0.2×0.1×100π=10 (V)
　　所以电动势瞬时表达式应为：e=10 cos100πt(V)。
　　（2）小灯泡的电阻为R=U额2／Ｐ额＝62/12=3Ω，
　　先求出交变电流电动势有效值 E=Em/ =10(V)
　　此后电路可看成恒定电流电路，由于R=r, U=Em/2=5V，小于额定电压，故小灯泡不能正常发光。其实际功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)
　　3、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲，折成“п”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在线端a、d间接电阻R和电流表A，且以a、d端连线为轴，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，如图5-2-3所示，求：
　　（1）交流电流表A的示数；
　　（2）从图示位置转过90°角的过程中，电阻R上产生的热量；
　　（3）写出弯曲导线转动过程中，从图示位置开始计时的电动势的表达式。
　　解析：（1）弯曲导线转到图示位置时有感应电动势的峰值为Em=BL2ωL1= BωL1L2
　　产生电流的峰值为Im=Em/(R+r)= BωL1L2/(R+r)
　　电流表A的示数I=Im/ = BωL1L2/2(R+r)
　　（2）由图示位置转过90°角所用时间t=T/4=π/２ω
　　电阻R上产生的热量为QR=I2Rt=πωR B2L12L22/4(R+r)2
　　（3）电动势为e=Emcosωt= BωL1L2cosωt

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