第五章交變電流學(xué)案
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1、選修3-2 第五章 電磁感應(yīng) 第五章 電磁感應(yīng) §5.1 交變電流 - 13 - 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (一)知識(shí)與技能 1.使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理,知道什么是中性面。 2.掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。 3.理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。 (二)過程與方法 1.掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法)。 2.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力,空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。 3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過實(shí)驗(yàn)觀察,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物
2、理問題的重要性 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。 【自主探究】 一、交變電流 (1)什么是交變電流?簡(jiǎn)稱什么? (2)什么是直流?簡(jiǎn)稱什么? (3)交變電流能變成直流嗎? 二、交變電流的產(chǎn)生 (1)為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流? ①當(dāng)abcd線圈在磁場(chǎng)中繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),哪些邊切割磁感線? ②當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何? ③當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何? (2)線圈轉(zhuǎn)
3、到什么位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大? (3)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小? 三、交變電流的變化規(guī)律 1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律是什么? 2、交流電路中負(fù)載兩端電壓和通過負(fù)載中電流隨時(shí)間變化規(guī)律是什么? 3、峰值和瞬時(shí)值有哪些? 【實(shí)例探究】 探究1: 一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是( ) A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通
4、量變化率的絕對(duì)值最大 D.每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí),通過線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大 探究2: 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈,從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)可以表示為e=Emsinωt?,F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍,試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動(dòng)勢(shì)的峰值、交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式,畫出與其相對(duì)應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象。 總結(jié):分析物理圖象的要點(diǎn): 一看:看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點(diǎn)”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”,并理解其物理意義。 二變:掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之
5、間的變通關(guān)系。 三判:在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。 探究3 如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m,bc=0.2m,線圈的總電阻R=40Ω,試求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值,感應(yīng)電流的最大值; (2)設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直,寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (3)畫出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨ωt變化的圖象; (4)當(dāng)ωt=30°時(shí),穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大? (5)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大?
6、 【作業(yè)設(shè)計(jì)】 1、P343、4、5 2、預(yù)習(xí)第二節(jié) 【學(xué)后反思】 §5.2 描述交流變化的物理量 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (一)知識(shí)與技能 1.理解什么是交變電流的峰值和有效值,知道它們之間的關(guān)系。 2.理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期(頻率)的大小。 (二)過程與方法 能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生了解多種電器銘牌,介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)
7、】 交變電流有效值概念。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 交變電流有效值概念及計(jì)算。 【自主探究】 一、周期和頻率 (1)什么叫交變電流的周期? (2)什么叫交變電流的頻率? (3)它們之間的關(guān)系是什么? (4)我國(guó)使用的交變電流的周期和頻率各是多大? 二、交變電流的峰值和有效值 1、什么是交變電流的峰值?表示什么意義? 2、交變電流的峰值有哪些? 3、什么叫做交變電流的有效值? 4、怎么計(jì)算交變電流的有效值? 5、正弦交變電流的最大值與有效值有什么關(guān)系? 【實(shí)例探究】 探究1: 表示
8、交變電流隨時(shí)間變化圖象如圖所示,則交變電流有效值為( ) A.A B.2A C.1.5A D.3A 探究2 交流發(fā)電機(jī)矩形線圈的邊長(zhǎng)分別是ab=cd=0.4m,bc=ad=0.2 m,共50匝,線圈電阻r=1Ω,線圈在B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO′以r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外接電阻9Ω,如圖所示。求: (1)電壓表讀數(shù); (2)電阻R上電功率。 【作業(yè)設(shè)計(jì)】
9、1、P36練習(xí)3、4、5 2、預(yù)習(xí)第三節(jié) 【學(xué)后反思】 §5.3 電感和電容對(duì)交變電流的影響 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (一)知識(shí)與技能 1.理解為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用。 2.知道用感抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小,知道感抗與哪些因素有關(guān)。 3.知道交變電流能通過電容器.知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。 4.知道用容抗來表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關(guān)。 (二)過程與方法 1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣。 2.培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識(shí)去理解、分析新問題的習(xí)慣。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
10、 培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 1.電感、電容對(duì)交變電流的阻礙作用。 2.感抗、容抗的物理意義。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 1.感抗的概念及影響感抗大小的因素。 2.容抗概念及影響容抗大小的因素。 【自主探究】 一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用 1、P36圖5.3-1實(shí)驗(yàn)說明了什么? 2、電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小,用感抗來表示。感抗的大小與哪些因素有關(guān)? 3、扼流圈利用什么原理?分哪兩類? 4、低頻扼流圈的構(gòu)造和作用是什么? ①構(gòu)造: ②作用: 5、高頻扼流圈的構(gòu)造和作用是什么? ①
11、構(gòu)造: ②作用: 二、交變電流能夠通過電容器 1、1、P37圖5.3-4實(shí)驗(yàn)說明了什么? 2、電容器的兩極板間是絕緣介質(zhì),為什么交變電流能夠通過呢? 三、電容器對(duì)交變電流的阻礙作用 1、將剛才實(shí)驗(yàn)電路中的電容器去掉,觀察燈泡的亮度,說明了什么道理? 2、容抗來表示電容器對(duì)交變電流阻礙作用的大小。容抗跟哪些因素有關(guān)呢? 【實(shí)例探究】 探究1: 如圖所示電路中,L為電感線圈,R為燈泡,電流表內(nèi)阻為零。電壓表內(nèi)阻無限大,交流電源的電壓u=220sin10πt V。若保持電壓的有效值不變,只將電源頻率改為25Hz,下列說法中正確的是( )
12、 A.電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)減小 C.燈泡變暗 D.燈泡變亮探究2 探究2 如圖所示是電視機(jī)電源部分的濾波裝置,當(dāng)輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后,能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電,試分析其工作原理及各電容和電感的作用。 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1.關(guān)于低頻扼流圈,下列說法正確的是( ) A.這種線圈的自感系數(shù)很小,對(duì)直流有很大的阻礙作用 B.這種線圈的自感系數(shù)很大,對(duì)低頻電流有很大的阻礙作用 C.這種線圈的自感系數(shù)很大,對(duì)高頻交流的阻礙作用比低頻交流的阻礙作用更大 D.這種線圈的自感系數(shù)很小,對(duì)高頻交流的阻礙作用很大而對(duì)低頻
13、交流的阻礙作用很小 2.在圖所示電路中,u是有效值為200 V的交流電源,C是電容器,R是電阻.關(guān)于交流電壓表的示數(shù),下列說法正確的是( ) A.等于220 V B.大于220 V C.小于220 V D.等于零 3.在圖所示的電路中,a、b兩端連接的交流電源既含高頻交流,又含低頻交流;L是一個(gè)25 mH的高頻扼流圈,C是一個(gè)100 pF的電容器,R是負(fù)載電阻,下列說法中正確的是( ) A.L的作用是“通低頻,阻高頻” B.C的作用是“通交流,隔直流” C.C的作用是“通高頻,阻低頻” D.通過R的電流中,低頻電流所占的百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻交流所占的百分比
14、 4.如圖所示,交變電流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=311sin157tV時(shí),三個(gè)電流表的示數(shù)相同,若電源電壓改為u′=sin314t V時(shí),則( ) A.電流表 的示數(shù)減小 B.電流表的示數(shù)增大 C.電流表的示數(shù)不變 【作業(yè)設(shè)計(jì)】 1、P14問題與練習(xí)6 2、預(yù)習(xí)第四節(jié) 【學(xué)后反思】 §5.4 變壓器 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (一)知識(shí)與技能 1.知道變壓器的構(gòu)造,了解變壓器的工作原理。 2.理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系,能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。 (二)過程與方法 在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決
15、問題的能力。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1.使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。 2.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。 【自主探究】 一、變壓器的原理 1、兩個(gè)線圈并沒有直接接觸,燈泡為什么亮了呢?這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么? 2、變壓器就是由 和繞在鐵芯上的 構(gòu)成的。一個(gè)線圈跟電源連接,叫 。也叫 ,另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接,叫 ,也叫 。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片
16、疊合而成。
3、畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)。
二、變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)
1、變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系?
2、什么叫做理想變壓器?理想變壓器
兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系?
3、理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率有什么關(guān)系?
4若理想變壓器只有一個(gè)副線圈,則原副線圈中的電流I1與I2有什么關(guān)系?
5、如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓,這樣的變壓器叫升壓變壓器;如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓,這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器,n2>n1,降壓變壓器,n2<n1。升壓變壓器,I2 17、I2>I1。
在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí),副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好,還是細(xì)一些好?降壓變壓器呢?
6、閱讀科學(xué)漫步畫出電壓互感器和電流互感器。
【實(shí)例探究】
探究1:
一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中,下列的哪個(gè)物理量不一定相等( )
A.交流的頻率
B.電流的有效值
C.電功率
D.磁通量變化率
探究2
如圖所示為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流,則( )
A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時(shí),I1將增大
B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a 18、時(shí),R消耗功率減小
C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大
D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大
探究3
如圖所示,接于理想變壓器的四個(gè)燈泡規(guī)格相同,且全部正常發(fā)光,求三個(gè)線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3
【當(dāng)堂檢測(cè)】
1.理想變壓器的原線圈的匝數(shù)為110匝,副線圈匝數(shù)為660匝,若原線圈接在6 V的電池上,則副線圈兩端電壓為( )
A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V
2.當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí),副線圈的( )
A.負(fù)載電阻為0 B.輸出電流為0
C.兩端電壓為0 D.輸出功率為0 19、
3.理想變壓器原、副線圈的電流為I1、I2,電壓為U1、U2,功率為P1、P2,關(guān)于它們的關(guān)系,正確的是( )
A.I2由I1決定 B.U2與負(fù)載有關(guān)
C.P1由P2決定 D.U1由U2決定
4.一理想變壓器原線圈接交流、副線圈接電阻,下列哪些方法可使輸入功率增加為原來的2倍( )
A.次級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍
B.初級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍
C.負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍
D.副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍
5.用理想變壓器給負(fù)載R供電,下列哪些辦法可以減小變壓器原線圈中的電流
A.增加原線圈的匝數(shù)
B.增加副線圈的匝數(shù)
C.減小負(fù) 20、載電阻R的數(shù)值
D.增加負(fù)載電阻R的數(shù)值
6.在圖所示的電路中,理想變壓器的變壓比為2∶1,四個(gè)燈泡完全相同,若已知燈泡L3和L4恰能正常工作,那么( )
A. L1和L2都能正常工作
B.L1和L2都不能正常工作
C.L1和L2中只有一個(gè)能正常工作
D.條件不足,無法判斷
7.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈,原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1,電源電壓為U,求B燈兩端的電壓UB為多少?
8.如圖中所示,理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2=2∶1,交流電源電壓U1=220 V,F(xiàn)為熔斷電流為I 21、0=1.0 A的保險(xiǎn)絲,負(fù)載為一可變電阻.
(1)當(dāng)電阻R=100 Ω時(shí),保險(xiǎn)絲能否被熔斷?
(2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷,電阻R的阻值應(yīng)不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少?
【作業(yè)設(shè)計(jì)】
1、P43問題與練習(xí)3、5
2、預(yù)習(xí)第五節(jié)
【學(xué)后反思】
5.5 電能的輸送
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn),知道輸電過程。
2.知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑。
3.了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。
(二)過程與方法
通過思考、討論、閱讀,培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力
(三)情感、態(tài)度與 22、價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。
2.介紹我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電概況,激發(fā)學(xué)生投身祖國(guó)建設(shè)的熱情。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素,使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
理解高壓輸電原理,區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。
【自主探究】
一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑
1、輸送電能的基本要求是什么?
2、遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么?
3、輸電線上功率損失的原因是什么?功率損失的表達(dá)式是什么?降低輸電損耗的兩個(gè)途徑是什么?
4、如何減小輸電線的電阻呢?
5、如何減 23、小輸電線中的電流呢?閱讀并回答教材44頁(yè)“思考與討論”中的問題。
6、以上兩個(gè)途徑中,哪一個(gè)對(duì)于降低輸電線路的損耗更有效?舉例說明。
7、大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求,怎么辦?而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求,怎么辦?
8、目前,我國(guó)常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有哪幾種?
9、是不是輸電電壓越高越好?為什么?
二、電網(wǎng)供電
1、采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是什么?
2、某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×105W,輸出電壓為U=1.0×103V,假如輸電線的總電阻R=10Ω,在輸電線上損失的電功率等于 24、輸電功率的5%,用戶使用電壓U=380 V.
(1)畫出輸電線路的示意圖(下圖)。(標(biāo)明各部分的符號(hào))
(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器)
【實(shí)例探究】
探究1
遠(yuǎn)距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國(guó)西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是 ( )
A.可節(jié)省輸電線的銅材料
B.可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率
C.可減少輸電線上的能量損耗
D.可加快輸電的速度
探究2
某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100kW,輸出電壓250V,現(xiàn)準(zhǔn)備向 25、遠(yuǎn)處輸電,所用輸電線的總電阻為8Ω,要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%,用戶獲得220V電壓.求應(yīng)選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器?(理想變壓器)
【當(dāng)堂檢測(cè)】
1.在遠(yuǎn)距離輸電過程中,為減少輸電線路上的電能損失,可采用的最佳方法是( )
A.使輸電線粗一些
B.減短輸電線長(zhǎng)度
C.減少通電時(shí)間
D.采用高壓輸電
2.遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流,若輸電電壓提高到原來的n倍,則下列說法中正確的是( )
A.輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍
B.輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2
C.輸電線上的電功率 26、損失變?yōu)樵瓉淼?/n
D.若輸電線上的電功率損失不變,輸電線路長(zhǎng)度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍
3.下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中,正確的是( )
A.因?yàn)闊峁β蔖=,所以應(yīng)降低輸送電壓,增大輸電導(dǎo)線電阻,才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
B.因?yàn)闊峁β蔖=IU,所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電,才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
C.因?yàn)闊峁β蔖=I2R,所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
D.以上說法均不正確
4.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R,通過導(dǎo)線的電流為I,學(xué)校得到的電壓為U2,則輸電導(dǎo)線上損耗的功率可表示為( 27、 )
A. B.
C.I2R D.I(U1-U2)
【作業(yè)設(shè)計(jì)】
1、P49問題與練習(xí)1、3、4
2、預(yù)習(xí)第五節(jié)
【學(xué)后反思】
第五章 交變電流復(fù)習(xí)
一、知識(shí)梳理
1.交變電流的產(chǎn)生:線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞_______于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生按_______規(guī)律變化的電流。線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí),穿過線圈的磁通量______,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)________。
2.表征交變電流的物理量:周期T,頻率f,關(guān)系_________;峰值:Em、Im、Um;有效值:E、I、U
3.正弦交變電流的變化規(guī)律:
瞬時(shí)值表達(dá):
e=_____ 28、_________,
i=______________,
u=____________
峰值:Em=__________;
正弦交變電流有效值與峰值的關(guān)系:E=__________,I=_________,U=__________
4.電感電容對(duì)交變電流的影響:
電感作用:_______________;
電容作用:______________
5.理想變壓器:
原理:______________;原副線圈輸入輸出功率的關(guān)系:__________;電壓與匝數(shù)的關(guān)系:_________;電流與匝數(shù)的關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí),_________;有多個(gè)副線圈時(shí),__________ 29、___
6.遠(yuǎn)距離輸電:導(dǎo)線上的功率損失______________;導(dǎo)線上的電壓損失________
二、專題講練
專題一 交變電流的四值
交變電流的四值是指:瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值
1、瞬時(shí)值:反映不同時(shí)刻交變電流
的大小和方向,正弦交流瞬時(shí)值表達(dá)式為:,。應(yīng)當(dāng)注意必須從中性面開始。
生活中用的市電電壓為220V,其峰值為______V,頻率為____HZ,所以其電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u=__________V。
針對(duì)練習(xí)1、有一正弦交流電源,電壓
有效值U=120V,頻率為f=50Hz向一霓虹燈供電,若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0=60V,試估算在一 30、個(gè)小時(shí)內(nèi),霓虹燈發(fā)光時(shí)間有多長(zhǎng)?
針對(duì)練習(xí)2、交流發(fā)電機(jī)的線圈從平行磁場(chǎng)的位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),與它并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為14.1V,那么當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過30°時(shí)交流電壓的瞬時(shí)值為_________V。
2.峰值:它是瞬時(shí)值的_____值,它反映的是交變電流大小的變化范圍,當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí),交流電動(dòng)勢(shì)最大,______(轉(zhuǎn)軸垂直于磁感線)。電容器接在交流電路中,則交變電壓的峰值不能超過電容器的耐壓值。
針對(duì)練習(xí)3、 一只氖管的起輝電壓為50V ,把它接在u = 50sin314tV的交變電源上,在一個(gè)交變電壓的周期內(nèi),氖管的發(fā)光時(shí)間為( )
A.0.02 31、s B.0.01s
C.0.015s D.0.005s
3、有效值:交變電流的有效值是根據(jù)電流的______規(guī)定的:讓交流和直流通過相同阻值的電阻,如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的____相等,就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。
正弦交流電的有效值跟最大值之間的關(guān)系是:_______,_________
對(duì)于非正弦交變電流的有效值以上關(guān)系不成立,應(yīng)根據(jù)定義來求。通常所說交流電壓、電流是用電壓表、電流表測(cè)得的,都是指________。用電器上所標(biāo)電壓、電流值也是指______。在計(jì)算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量、熱功以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí),只能用_________ 32、。
針對(duì)練習(xí)4、通過某電阻的周期性交變電流的圖象如圖所示。求該交變電流的有效值I。
4、平均值:它是指交流電圖象中圖線與橫軸所圍成的面積值跟時(shí)間的比值。其量值可用法拉第電磁感應(yīng)定律·來求,特殊地,當(dāng)線圈從中性面轉(zhuǎn)過90度的過程中,有。計(jì)算平均值切忌用算術(shù)平均法即求解。平均值不等于有效值。
針對(duì)練習(xí)5、如圖所示,求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角的過程中,通過線圈某一橫截面的電量。
針對(duì)練習(xí)6、交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈,每匝線圈所圍面積為S,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,線圈內(nèi)電阻為r 33、,外電路電阻為R。當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過程中,求:
⑴通過R的電荷量q為多少?
⑵R上產(chǎn)生電熱QR為多少?
⑶外力做的功W為多少?
專題二 感抗和容抗(統(tǒng)稱電抗)
1、感抗表示電感對(duì)交變電流的阻礙作用,其特點(diǎn)是“通直流,阻交流”、“通低頻,阻高頻”。
2、容抗表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用,其特點(diǎn)是“通交流,隔直流”、“通高頻,阻低頻”。
針對(duì)練習(xí)7、 左右兩個(gè)電路都是從左端輸入信號(hào),從右端輸出信號(hào)。左圖中輸入的是高頻、低頻混合的交流信號(hào),要求只輸出低頻信號(hào);右圖中輸入的是直流和低頻交流的混合信 34、號(hào),要求只輸出低頻交流信號(hào)。那么C1、C2中哪個(gè)該用大電容?哪個(gè)該用小電容?
C1
C2
針對(duì)練習(xí)8、對(duì)于如圖所示的電路,下列說法正確的是( )
A.雙刀雙擲開關(guān)S接上部時(shí),燈泡亮度較大
B.雙刀雙擲開關(guān)S接下部時(shí),燈泡亮度較大
C.雙刀雙擲開關(guān)S接下部,同時(shí)將電感線圈的L的鐵芯抽出,在抽出的過程中,燈泡亮度變大
D.雙刀雙擲開關(guān)S接下部,同時(shí)將電感線圈的L的鐵芯抽出,在抽出的過程中,燈泡亮度變小
專題三 理想變壓器
1.理想變壓器的電壓變化規(guī)律為U1/U2=________
2.輸入輸出功率關(guān)系:________
3.只有一 35、個(gè)副線圈的理想變壓器的電流變化規(guī)律I1/I2 =__________
4.變壓器的 電壓決定 電壓; 電流決定 電流;
功率決定 功率
針對(duì)練習(xí)9、 理想變壓器初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝,電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的實(shí)際功率為36W,測(cè)得初級(jí)線圈的電流為I1=0.3A,求通過n3的負(fù)載R的電流I3。
n2 L
n3 R
220V
n1
針對(duì)練習(xí)10、在變電站里,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng) 36、上的強(qiáng)電流,所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個(gè)圖中,能正確反應(yīng)其工作原理的是 ( )
針對(duì)練習(xí)11、如圖所示,理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈,原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1,電源電壓為U,求B燈兩端的電壓UB為多少?
針對(duì)練習(xí)12、如圖,為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強(qiáng)度,則
A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時(shí),I1將增大
B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時(shí),R消耗的功率減小
37、
C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大
D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大
專題四 遠(yuǎn)距離輸電
遠(yuǎn)距離輸電的示意圖如圖所示:包括發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)變壓器、輸電線等效電阻和負(fù)載電阻。并按照規(guī)范在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量符號(hào)。一般設(shè)兩個(gè)變壓器的初、次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為、n1、n1′, n2、n2′,相應(yīng)的電壓、電流、功率也應(yīng)該采用相應(yīng)的符號(hào)來表示。
從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是:
P1=P1′,P2=P2′,P1′=Pr=P2。
電壓之間的關(guān)系是:
。
電流之間的關(guān)系是:
。
可見其中電流之間的關(guān)系最簡(jiǎn)單,中只要知道一個(gè),另兩個(gè)總和 38、它相等。因此求輸電線上的電流往往是這類問題的突破口。
輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計(jì)算時(shí)都必須用,而不能用。
針對(duì)練習(xí)13、在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)坑口電站,輸送的電功率為P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時(shí),測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求:⑴這時(shí)的輸電效率η和輸電線的總電阻r。⑵若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?
針對(duì)練習(xí)14、發(fā)電機(jī)輸出功率為100 kW,輸出電壓是250 V,用戶需要的電壓是220V,輸電線電阻為10 Ω.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:
(1)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比.
(2)畫出此輸電線路的示意圖.
(3)用戶得到的電功率是多少?
針對(duì)練習(xí)15、學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī),內(nèi)阻為r=1Ω,升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校22個(gè)教室,每個(gè)教室用“220V,40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光,則:⑴發(fā)電機(jī)的輸出功率多大?⑵發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大?⑶輸電線上損耗的電功率多大?
~
R
學(xué)后反思:
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