1、交變電流、感抗與容抗、變壓器、電能輸送基礎知識交流電大小和方向都隨時間作周期性變化的電流，叫做交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式 電流，正弦式電流產(chǎn)生于在勻強電場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里，線圈每轉(zhuǎn)動一周，感 應電流的方向改變兩次。(矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，僅是產(chǎn)生交變電流的一種方式，但不是惟一 方式。例如導體在勻強磁場中垂直磁場方向，按正弦規(guī)律運動切割磁感線也產(chǎn)生正弦交流電。)1、下列電流波形圖中，表示交變電流的是()正弦交流電的變化規(guī)律線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動.當從圖2即中性面位置開始在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢隨時間而變的函數(shù) 是正弦函數(shù)

2、：即 e=E sinw t， i=I sinw t3 t是從該位置經(jīng)t時間線框轉(zhuǎn)過的角度；3 t也是線速度V與磁感應強度B的夾角;.當從圖1位置開始計時：貝ll： e=E C0S31， i=I C0S31.對于單匝矩形線圈來說En=2Blv=BSw ；對于n匝面積為S的線mE圈來說E*S3。對于總電阻為R的閉合電路來說Im=誠幾個物理量.中性面：如圖2所示的位置為中性面，對它進行以下說明:此位置過線框的磁通量最多.(2)此位置磁通量的變化率為零 A0/At=0所以 e= msint=0，i=ImsinWt=0此位置是電流方向發(fā)生變化的位置，具體對應圖中的t2, t4時刻，因而交流電完成一次全變

3、化中 線框兩次過中性面，電流的方向改變兩次，頻率為50Hz的交流電每秒方向改變100次.交流電的最大值： =BwS當為N匝時8 =NBwS3是勻速轉(zhuǎn)動時角速度，其單位一定為弧度/秒，.最大值對應的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應強度B在同 /一直線上.Z- X. . j_ 最大值對應圖中的、t2時刻，每周中出現(xiàn)兩次.以.瞬時值e= sinwt， i=I sinwt代入時間即可求出.有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應而定的.就是分別用交流電，直流電通過相同阻值的電阻，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，則直流電的值為交流電的有效值.有效值跟最大值的關系 2 U有效，I

4、=V2i(只適用于正余弦交流電)伏特表與安培表讀數(shù)為有效值.效 效用電器銘牌上標明的電壓、電流值是指有效值.周期與頻率：交流電完成一次全變化的時間為周期；每秒鐘完成全變化的次數(shù)叫交流電的頻率.單位 1/秒為赫茲(Hz).2、一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢()e隨時間t的變化如圖所示.下列說法中正確的是t1時刻通過線圈的磁通量為零t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大3、一根電阻絲接入100v的直流電，1min產(chǎn)生的熱量為Q，同樣的電阻絲接入正弦交變電壓，2min

5、產(chǎn)生的熱量為0.5Q,那么該交變電壓的最大值為A、 50v B、 100vC、50 I 2 vD、 50 寸3 v4、如圖（甲）所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線00/與磁場邊界重合。 線圈按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動。若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿a-b-cd-a為正方向，則線圈 內(nèi)感應電流隨時間變化的圖像是下圖（乙）中的是（ ）5、II丁交流發(fā)電機在工作時產(chǎn)生的電動勢為 e=Emsin 特，若將其電樞轉(zhuǎn)速提高1倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)锳. Emsin知B.2Emsin 1C. E；msin231D. 2Emsin2w 16、矩形金屬線圈共10匝，時間t變化

6、的情況如圖所示.下列說法中正確的是A.此交流電的頻率為0.2Hz B.此交流電動勢的有效值為1VC.t=0.1s時，線圈平面與磁場方向平行繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，D.線圈在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量為工 Wb10頃7、正弦交變電源與電阻火、交流電壓表按照圖1所示的方式連接2是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象，則（線圈中產(chǎn)生的交流電動勢e隨，)圖1通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR=通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR=R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR=5R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR=5*2 cos100 t (A) v2_cos50n t

7、 (V) 2cos100n t (V) y 2 cos50n t (V)圖2Um-U m8、如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=0. 5T，邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r =1Q，線圈繞垂直與磁感線的對稱軸00/勻速轉(zhuǎn)動，角速度為3 =2n rad/s，外電路電阻R=4Q，求：（1）轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值.（2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）轉(zhuǎn)過600時的即時感應 電動勢.（3）由圖示位置轉(zhuǎn)過600角時的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢.（4）交流電電表的示數(shù).（5）轉(zhuǎn)動一周外力做的功.（6） 1周期內(nèi)通過R的電量為多少?69、通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右

8、。求該交流電的有效值I。A.阻直流通交流，輸出交流B.阻交流通直流，輸出直流C.阻低頻通高頻，輸出高頻電流D.阻高頻通低頻，輸出低頻和直流10、.交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子有匝線圈，每匝線圈所圍面積為S,勻強磁場的磁感應強度為8,勻速轉(zhuǎn)動的角速 度為，線圈內(nèi)電阻為廣，外電路電阻為火。當線圈由圖中實線位置勻速轉(zhuǎn)動90到達虛線位置過程中， 求：通過R的電荷量q為多少？R上產(chǎn)生電熱Qr為多少？外力做的功W為多少？基礎知識 電感和電容對交流電的作用一.電感對交變電流的阻礙作用在交流電路中，由于自感現(xiàn)象，對電流起著阻礙作用。如果線圈電阻很小，可忽略不計，那么此時電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗()來表示。關系式

9、為：X/2n fL此式表明線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對交變電流的作用就越大，感抗也就越大。自感系數(shù)很大的線圈有通直流、阻交流的作用，自感系數(shù)較小的線圈有通低頻、阻高頻的作用.電感線圈又叫扼流圈，扼流圈有兩種：一種是通直流、阻交流的低頻扼流圈；另一種是通低頻、阻高 頻的高頻扼流圈。二.電容器對交變電流的阻礙作用直流電流是不能通過電容器的，但在電容器兩端加上交變電壓，通過電容器的充放電，即可實現(xiàn)電流“通 過”電容器。電容器對交變電流的阻礙作用就不是無限大了，而是有一定的大小，用容抗(XC)來表示電容 器阻礙電流作用的大小，容抗大小與交變電流的頻率和電容器的電容有關，關系式為：XC

10、=1/(2nfC) 此式表明電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容對電流的阻礙作用越小，容抗也就越小。 由于電容大的電容器對頻率高的交流電流有很好的通過作用，因而可以做成高頻旁路電容器，通高 頻、阻低頻；利用電容器對直流的阻止作用，可以做成隔直電容器，通交流、阻直流。11、如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小，此電路的重要作用是：將如何改變?為十么？12、如圖所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮基礎知識變壓器一.理想變壓器的構造、作用、原理及特征 構造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個閉合鐵芯上構成變壓器.作用：在輸送電能的過程中改變電壓.原理：其

11、工作原理是利用了電磁感應現(xiàn)象.特征：正因為是利用電磁感應現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變 電流的電能過程中改變交變電壓.二.理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律.在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應電動勢， 根據(jù)法拉第電磁感應定律有：E = n 蘭1，E = n 竺2每單匝的感應電動勢相等：則u1 = L11 22 U n在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失，有P=P2而P1=I1U1P2=I2U2In于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為U I = U I，卜=1 12 2 In3、規(guī)律小結(1)熟記兩個基本公式： U1 = 1 ,即對同一變壓器

12、的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)U n成正比。尸入=尸出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。原副線圈中過每匝線圈通量的變化率相等.原副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期頻率一樣公式 U = n , = = 4中，原線圈中U、I代入有效值時，副線圈對應的U、L也是有效值，當U n I n11原線圈中U、I為最大值或瞬時值時，副線圈中的U2、I2也對應最大值或瞬時值.需要特別引起注意的是：只有當變壓器只有一個副線圈工作時，才有：U I = U I , =與 112 2 I2 n12/，即在輸入電壓確定以后，輸入/ R變壓器的輸入功率由輸出功率契定，往往用到：p= UI

13、 =11 1功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反 比。式中的R表示負載電阻的阻值，而不是“負載”?！柏撦d”表示副線圈所接的用電器的實際功率。實際 上，R越大，負載越??；R越小，負載越大。這一點在審題時要特別注意。In當副線圈中有二個以上線圈同時工作時，U ： U2 ： U3=n】：n2 ： n3，但電流不可,，此情況必 2 n1須用原副線圈功率相等來求電流.變壓器可以使輸出電壓升高或降低，但不可能使輸出功率變大.假若是理想變壓器.輸出功率也不可 能減少.通常說的增大輸出端負載，可理解為負載電阻減小；同理加大負載電阻可理解為減小負載.13、

14、如圖，A.C.14、如圖，接于理想變壓器的四個燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，則這三個線圈的匝數(shù)比應為(1 ： 2 ： 3； B. 2 ： 3 ： 13 ： 2 ： 1； D. 2 ： 1 ： 3一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R、R2、R3和R4均為固定電阻，開關S是閉合的。和為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2； (A、和S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是 ()(A；為理想電流表，讀數(shù)分別為I】、I2和I3。現(xiàn)斷開A. U2變小、I3變小B. U2不變、I3變大C. I1變小、I2變小D. I1變大、I2變大基礎知識電能輸送另兩個總和它相等。電流往往是這類問題的突破口。電流之間

15、的關系最簡單，q，/, J2中只要知道一個，需要引起注意的是課本上強調(diào)：輸電線上的電壓損失，除了與輸電線的電阻有關，還與感抗和容抗有 關。當輸電線路電壓較高、導線截面積較大時，電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大。15、有一臺內(nèi)阻為1Q的發(fā)電機，供給一個學校照明用電，如圖所示.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R=4Q，全校共22個班，每班有“220 V，40W”燈6盞.若保證全部電燈正常發(fā)光，則：(1)發(fā)電機輸出功率多大？ (2)發(fā)電機電動勢多大？(3)輸電線上損耗的電功率多大？(4 )輸電效率是多少？(5)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光發(fā)電機輸出功率是否

16、減半.答案1、D 2、CD 3、C 4、A 5、D 6、D 7、A8、解析：(1)感應電動勢的最大值， m=NB3 S = 100X0. 5X0. 12X2n V=3. 14V 轉(zhuǎn)過600時的瞬時感應電動勢：e= cos600=3. 14 X 0 . 5 V=1. 57 Vm _通過600角過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢：s =N/ t=2. 6V 電壓表示數(shù)為外電路電壓的有效值：U= s - R= 344x3=1. 78 VR + r.偵2 5 轉(zhuǎn)動一周所做的功等于電流產(chǎn)生的熱量 W=Q= ( % ) 2 (R十r) T=0. 99J 1周期內(nèi)通過電阻R的電量Q= I - 1 T= s 1 T=

17、 汽sm、6。0 =. 0866 C66 R 6T R + r 7/69、 分析：該交流周期為T=0.3s，前?1=0.2s為恒定電流&3A,后r2=0.1s為恒定電流I2=-6A,因此這一個周期內(nèi)電流做的功可以求出來，根據(jù)有效值的定義，設有效值為匕根據(jù)定義有：12 RT = 12 Rt +12 Rt.i=3、2A112210、分析：由電流的定義，計算電荷量應該用平均值：即，I而I 工尸、_ 小、.,_ 耍，這里電流和電動勢都必須要用平均值，不能 q 而1 R + 廣宿?) TR+y* R + r 用有效值、最大值或瞬時值。求電熱應該用有效值，先求總電熱0再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱Q。

18、.R0=12( R+r)t=R+r，2L_(nBS)2兀 _ nn2B2S2 q _ R q 兀伽2B2S2R。這里的電流必須要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬時值。根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出電熱。因此w=q _ n2 B 2 S2。 4R + r)11、解：線圈具有通直流和阻交流以及通低頻和阻高頻的作用，將線圈串聯(lián)在電路中，如果 自自系數(shù)很小，那么它的主要功能就是通直流通低頻阻高頻。電容器具有通交流和阻直流以及通高頻和阻低頻的作用，將電容器并聯(lián)在L之后的電路中。 將電流中的高頻成分通過C，而直流或低頻成份被阻止或阻礙，這

19、樣輸出端就只有直流或低 頻電流了，答案D12、解析：當交變電流的頻率增大時，線圈對交變電流的阻礙作用增大，通過燈泡L1的 電流將因此而減小，所以燈泡L1的亮度將變暗；而電容對交變電流的阻礙作用則隨交變電 流頻率的增大而減小，即流過燈泡匕的電流增大，所以燈泡L2的亮度將變亮.由于電阻的大 小與交變電流的頻率無關，流過燈泡L3的電流不變，因此其亮度也不變，13、解析：由于所有燈泡規(guī)格相同.且都正常發(fā)光，則、=& =芝=2式中，U為燈 U 3% U 1泡的額定電壓，設I為燈炮的額定電流，由理想變壓器的功率關系P=P2 + P3 UI=U2I+U3I=2UI+UI=3UI所以 U1=3U則3*=；由此得n1：n2：n3=3：2：1 C14、答案：BC【解析】：因為變壓器的匝數(shù)與U1不變，所以U2與兩電壓表的示數(shù)均不 變.當S斷開時，因為負載電阻增大，故次級線圈中的電流I2減小，由于輸入功率等于輸 出功率，所以I1也將減小，C正確；因為R1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3 變大，B正確.15、解析：題中未加特別說明，變壓器即視為理想變壓器，由于發(fā)電機至升壓變壓器及降 壓變壓器至學校間距離較短，不必考慮該兩部分輸電導線上的功率損耗.發(fā)電機的電動勢，一部分降在電源內(nèi)阻上.即中，另一