1、交變電流的產(chǎn)生及描述 電感和電容對交流的影響,第1講,圖1011,一、正弦式交變電流的產(chǎn)生和描述物理量 1交變電流：大小和方向均隨時間作周期性變化的電流 2產(chǎn)生原理：電磁感應(如圖1011所示，線圈勻速旋轉(zhuǎn)時，ab、cd將切割磁感線產(chǎn)生周期性變化的交變電流),3兩個位置： (1)中性面位置(通過的磁通量最大、感應電動勢為0、電流方向改變的位置) (2)垂直中性面位置(垂直切割磁感線、電流、感應電動勢為峰值的位置) 4四個值：(1)最大值：EmnBS(涉及電容器耐壓時使用),5產(chǎn)生設備：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機 圖象描述：從圖象可得出最大值、周期和各時刻的瞬時值；也能找出對應的線圈的位

2、置(如圖1012),圖1012,二、交變電流的有效值 定義：它是根據(jù)電流的熱效應規(guī)定的，讓交流和直流分別通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則該直流的數(shù)值就是該交流的有效值,三、容抗與感抗 1電容在電路中的作用是“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”；交變電流的頻率越高，容抗越小. 2電感在電路中的作用是“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻”；交變電流的頻率越高，感抗越大. 3電阻與交變電流的頻率無關(guān)，對交直流的阻礙作用相同,圖1013,1.正弦式交流電的產(chǎn)生與圖象 問題：請根據(jù)如圖1013所示的圖景，描述正弦式交流電的產(chǎn)生機理,解答：(1)該圖為矩形線圈abcd在磁場中繞軸OO

3、轉(zhuǎn)動時的截面圖轉(zhuǎn)動過程中，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化其中ab和cd兩條邊在切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，線圈上就有了感應電流具體分析可從圖中看出，圖時，導體不切割磁感線，線圈中無電流；圖時，導體垂直切割磁感線，線圈中有電流，且電流從a端流入；圖同圖；圖中電流從a端流出；圖同圖.,(2)關(guān)于中性面 線圈平面垂直于磁感線時線圈中的感應電流為零，這一位置叫中性面如圖和圖位置線圈平面經(jīng)過中性面時，磁通量最大，電流方向發(fā)生改變線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應電流方向改變兩次,例1：處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直在t0時刻，線圈平面與紙面重合

4、(如圖1014)，線圈的cd邊離開紙面向外運動若規(guī)定由abcda方向的感 應電流為正，則能反映 線圈中感應電流i隨時間 t變化的圖線是(),圖1014,解析：圖示位置線圈平面與磁感線平行，因為cd邊離開紙面向外運動，cd邊產(chǎn)生最大感應電動勢，由右手定則cd上產(chǎn)生cd的感應電流，線圈中的電流為abcda(為正)，故選項C正確,答案：C,點評：線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時，線圈中感應電流方向改變一次，轉(zhuǎn)動一周線圈兩次通過中性面，故一周里線圈中電流方向改變兩次(周期性改變一次),警示：本題中交流發(fā)電機在工作時的電動勢的瞬時值為eEmsint(從中性面位置計時)，若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件不變，則

5、其電動勢變?yōu)?Emsin2t(峰值及角速度都增加一倍)對應的圖象如下圖所示,解答,2.交變電流的四值問題 問題：交變電流的四值指哪四值？它們的含義分別是什么？,例2：如圖1015所示，勻強磁場的磁感應強度B0.5T，邊長L10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度為2rad/s，外電路電阻R4，求：,圖1015,(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60時的瞬時感應電動勢 (3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢 (4)交流電壓表的示數(shù) (5)轉(zhuǎn)動一周外力做的功,點評：處理交流電問

6、題時要注意交流瞬時值、平均值、有效值、最大值四值的區(qū)別聯(lián)系瞬時值常對應于通有交變電流的導體所受的安培力、霓虹燈的點亮等瞬間問題；平均值常與通過導體的電荷量，以及變化的感應電流受到的安培力的沖量對應；有效值常與交變電流通過導體產(chǎn)生的熱量、電功、電功率，確定保險絲的熔斷電流等對應；最大值常與電容器的耐壓等問題對應,3.電感和電容對交流電的影響 問題：電感和電容對交流電有影響，人們是如何利用這種影響的？ 解答：(1)扼流圈 低頻扼流圈特點：匝數(shù)為幾千甚至超過一萬，自感系數(shù)為幾十亨，對低頻有較大的阻礙作用，對直流阻礙較小，所以線圈能夠“通直流，阻交流”,高頻扼流圈特點：匝數(shù)為幾百，自感系數(shù)為幾毫亨，對

7、高頻交變電流產(chǎn)生很大的感抗，對低頻交變電流阻礙較小，所以線圈能夠“阻高頻，通低頻” (2)隔直電容器和旁路電容器 隔直電容器：當電容器串聯(lián)在電路中時，因直流電不能通過電容器，對于同時含有交、直流成分的電流，可以把交、直流成分分開 旁路電容器：當電容器并聯(lián)在電路中時可將高頻交流成分和低頻交流成分分開,例3：二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動圖1016為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由

8、a、b端輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則下列說法中正確的是(),A甲揚聲器是高音揚聲器 B乙揚聲器是低音揚聲器 CC2的作用是阻礙高頻電流通過乙揚聲器 DL1的作用是阻礙高頻電流通過甲揚聲器,圖1016,解析：感抗對電流的阻礙作用是“通直流，阻交流”，“通低頻，阻高頻”，容抗對電流的阻礙作用是“通交流，隔直流”，“通高頻，阻低頻”線圈L1的作用是讓低頻信號通過，阻礙高頻成分，通過線圈L1的信號中還有少量的高頻成分，C1的作用就是讓這些少量的高頻成分通過，阻礙低頻信號通過，讓低頻信號通過揚聲器甲，故揚聲器甲是低音揚聲器，選項A錯誤D正確；C2的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器，C錯誤

9、；L2的作用是讓低頻信號通過，阻礙高頻成分通過，減弱通過揚聲器乙的低頻電流，揚聲器乙是高音揚聲器，選項B錯誤,答案：D,點評：對于電阻、電感和電容對交變電流的作用的考題，因為考綱的要求都是圍繞兩種器件對交流電的作用展開的，因此要熟記結(jié)論并學會靈活應用 警示：兩種扼流圈和兩種電容器的應用是學生中的難點和易錯點，所以要理清它們的結(jié)構(gòu)特點,1.(多選)(2010廣東卷)如圖1017所示的是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的( ) A周期是0.01s B最大值是311V C有效值是220V D表達式為 u220sin100t(V),圖1017,解析：由題圖可得周期為0.02s，A錯誤選項D

10、中峰值應該為311V，即u311sin100t(V)，D錯誤,答案：BC,2.(單選)圖1018為一交變電流的it圖線，下列說法正確的是( ) A交變電流的頻率f50Hz，最大值I5A B交變電流的有效值I5A C交變電流的平均值為10A D若此交變電流通過阻值 為10的電阻，則用電壓表 測得這個電阻兩端的電壓為25V,圖1018,答案：D,3.(多選)從某一裝置輸出的交流電常常既有高頻成分，又有低頻成分如果只需要把低頻成分輸送到下一級裝置， 可采用的電路是 ( ),答案：AD,解析：根據(jù)電容器在電路中有“通交流、隔直流”或“通高頻、阻低頻”的作用；電感有“通低頻、阻高頻”或“通直流、阻交流”的作用A圖中高頻被電容器旁路掉；B圖高頻直接通過隔直電容器；C圖中低頻被電感旁路；D圖高頻被電感阻礙，所以AD項正確,4.如圖1019所示電路中，三只電燈的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變