第五章 交变电流 复习ppt课件(C).ppt
第五章 交变电流,交变电流：,大小和方向都随时间做周期性变化的电流,简称：交流（AC ）,直流电流：,方向不随时间变化的电流 （DC）,一、交变电流的概念,二、交变电流的产生,交流发电机模型,将立体图转化为平面图,两个特殊位置：,第一特殊位置：SB,中性面特点：,2、导体边不切割磁感线,1、磁通量最大=max,所以，E感=0，i感=0,即：此时线圈中无电流！,中性面,特点：,2、导体边垂直切割磁感线,1、磁通量为最小，=0,第二特殊位置：S/B,线圈中有感应电流,1.中性面：垂直磁场方向的平面（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大=BS，但/t =0最小，（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次2.线圈平行与磁感线时，=0,/t最大，感应电动势最大。,思考：,在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？,（,V垂直,以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过t时间,V,1、正弦交变电流的图象,三、交变电流的图像和变化规律,三、交变电流的图像和变化规律,2、交变电流的变化规律,(1)感应电动势:,(2)感应电流:,(3)外电路电阻两端的电压:,e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时),i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时),u=Umsint(从中性面开始计时),e=nBscost=Emcost(从BS开始计时),i=(nBs/R)cost=Imcost(从从BS开始计时),u=Umcost(从从BS开始计时),三、交变电流的图像和变化规律,3、交变电流的种类,1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。,A,B,C,D,A B D,A,2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：,T1时刻通过线圈的磁通量为零；T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。,D,从中性面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emsint电流瞬时值表达式：i=Imsint,从平行面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emcost电流瞬时值表达式：i=Imcost,其中：Em=NBS=Nm Im=Em/R总,以下几种情况若B、N、S、相同，则Em相同,如图所示，有一矩形线圈 abcd 在匀强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生的感应电流之比为 A、12 B、21 C、14 D、41 E、11,O1,表征交变电流的物理量,一、描述电流变化快慢的物理量,1周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间2频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数,我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次,二、描述交变电流大小的物理量,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势最大值：,2、最大值(峰值)：,1、瞬时值,甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开,3有效值,我的电流是恒定的3A,我10分钟把水烧开,我10分钟也把水烧开！,我的电流是变化的,我的电流有效值是3A,3有效值（1）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值（热效应相同）（2）说明：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。,(4)一般用电器上标注的额定值是有效值，而电容器上标注的是最大值,(3)正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系:,4、平均值:,应用:计算通过某导体截面的电量,图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。,如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；,(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；,当t130s时，电动势的瞬时值,(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。,电动势的有效值为,电流表的示数,电压表的示数,(4)线圈每转过一周，外力所做的功。,一.容抗,1、反映电容对交流的阻碍作用,2、影响容抗大小的因素,电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。,3.应用,（1）隔直电容：隔直流，通交流。,（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。,*公式：,通交流、隔直流，通高频、阻低频,二.感抗,1、反映电感对交变电流阻碍作用的大小。,2、影响感抗大小的因素,自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。,*公式：,3、特性：,通直流、阻交流；通低频、阻高频,4、应用：,（a）低频扼流圈：,（b）高频扼流圈：,低频扼流圈和高频扼流圈,A、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多,B、作用：“通直流、阻交流”,A、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少,B、作用：“通直流、通低频，阻高频”,小结：,通直流 ，阻交流 通低频， 阻高频,电容对交变电流的作用：,通交流 ，隔直流 通高频 ，阻低频,电感对交变电流的作用：,低频扼流圈（L大）,高频扼流圈（L小）,隔直电容器,高频旁路电容器（C小）,例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是_，C的作用是_。,解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。,如图所示，当交流电源的电压（有效值）U220V、频率f50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。,（1）将交流电源的频率变为f100Hz，则 （ ）（2）将电源改为U220V的直流电源，则 （ ） AA灯比原来亮 BB灯比原来亮 CC灯和原来一样亮 DC灯比原来亮,AC,BC,送电过程,在输电过程中，电压必须进行调整。,变压器,变压器的结构,1、示意图,(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成),(2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示 与交变电源相连,(3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示 与负载相连,(4)输入电压U1 输出电压U2,一、变压器的构造,原线圈,副线圈,铁芯,U1,U2,2、符号,问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？,变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？,铁芯与线圈互相绝缘,原线圈接 交流 电,在铁芯中产生变化的磁通量,副线圈产生感应电动势,在铁芯中产生变化的磁通量,二、变压器的工作原理,互感现象,副线圈有 交流 电,原线圈产生感应电动势,互感现象,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能转化(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2),二、变压器的工作原理,若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?,=0,三、理想变压器,没有能量损失的变压器,P入P出,输入功率等于输出功率,原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：,若不考虑原副线圈的内阻有: U1=E1 U2=E2,四、理想变压器的变压规律,1、n2 n1 U2U1升压变压器,2、n2 n1 U2 U1降压变压器,理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比,理想变压器输入功率等于输出功率,即:,U1I1=U2I2,P入= P出,五、理想变压器的变流规律,理想变压器原副线圈的电流 跟它们的匝数成反比,此公式只适用于一个副线圈的变压器,1、变压器的输入功率由输出功率决定，计算输入功率和输出功率都用 (此公式适用只有一个副线圈),需要特别引起注意的是2、负载电阻值。,例远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，在线路正常工作的情况下，当用户用电器的总功率增大时，下列判断正确的是 A升压变压器的原线圈中的电流保持不变B降压变压器的输出电压升高C降压变压器的输出电压降低D输电线上损耗的电功率减小,1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( )A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关,B,六、课堂练习,2、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝,C,3.2、如图所示，一理想变压器给负载供电，已知变压器的输入电压不变，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中各交流电表的读数及输入功率P 变化情况正确的是 A、V1、V2不变，A1增大，A2减小，P 增大 B、V1、V2不变，A1、A2增大，P 增大 C、V1、V2不变，A1、A2减小，P 减小 D、V1不变， V2 增大，A1减小，A2增大，P 减小,u,3.4、如图所示，理想变压器的原线圈与灯泡A串联后，加上交变电压U，副线圈两端电压为U2，接有B和C两个灯泡，若A、B、C是三个相同的灯泡，且均正常发光，则UU2=_。,U,B,A,C,一、变压器的构造 1示意图 2符号,二、变压器的工作原理： 1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器：,三、理想变压器的变压、变流规律：,变压器 小结,P入P出,电能输送的历程,请根据对电能输送的介绍,谢谢！,
