物理第三章 交变电流综合与测试图文ppt课件

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1.表示电容器的耐压值时,用峰值(最大值)。2.表示交变电流做功、功率及产生的热量时,用有效值。3.表示交变电流某一瞬间的电流、电压、功率时,用瞬时值。4.表示交变电流通过导体截面的电荷量时,用平均值。
例1 如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,角速度为ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω,求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值。(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感应电动势。(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势。(4)交流电压表的示数。(5)转动一周外力做的功。(6)由图示位置转过60°的时间内通过R的电荷量为多少?
解析 (1)感应电动势的最大值Em=NBSω=100×0.5×0.12×2π V=3.14 V。(2)转过60°时的瞬时感应电动势e=Emcs 60°=3.14×0.5 V=1.57 V。
答案 (1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V　(4)1.78 V　(5)0.99 J　(6)0.087 C
变式训练 1传统的自行车发电机内部电路如图甲所示,驱动轴一端与自行车车轮相连,另一端连接条形永久磁铁,车轮转动过程中,驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动,发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正负尖峰电压分别为Um和-Um。两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt,发电机线圈匝数为n。以下判断正确的是(　　)
1.交变电流的变化在图像上能很直观地表示出来,如图所示可以判断出产生这种交变电流的线圈是垂直于中性面位置时开始计时的,表达式为e=Emcs ωt,图像中A、B、C时刻线圈的位置A、B为中性面,C为线圈平面平行于磁场方向。
2.在图像中可由纵轴读出交变电流的最大值,由横轴读出交变电流的周期或线圈转过的角度θ=ωt。3.由于穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势随时间变化的函数关系是互余的,因此利用这个关系也可以讨论穿过线圈的磁通量的问题。
例2 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示。产生的交流电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)
A.t=0.01 s时穿过线框的磁通量最小
B.该交流电动势的有效值为11 VC.该交流电动势的瞬时值表达式为e=22 cs 100πt(V)D.电动势瞬时值为22 V时,线圈平面与中性面的夹角为45°
变式训练 2(多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流,其电动势的变化规律如图线a所示,当调整线圈转速后,电动势的变化规律如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是(　　)A.从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值B.线圈先后两次转速之比为2∶3C.在图线a和b中,t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
解决变压器问题的几种思路1.原理思路
3.功率思路理想变压器的输入、输出功率关系为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副线圈时,P1=P2+P3+…4.电流思路
例3 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则(　　)
变式训练 3一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω 、1 Ω 和4 Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)
A.2B.3C.4D.5
例4 交流发电机两端电压是220 V,输出功率为4 400 W,输电导线总电阻为2 Ω。(1)用户得到的电压和功率各多大?输电损失功率多大?(2)若发电机输出端用1∶10的升压变压器升压后,经同样输电导线输送,再用10∶1的降压变压器降压后供给用户,则用户得到的电压和功率又是多大?
由U=U用+IR得用户得到的电压为U用=U-IR=220 V-20×2 V=180 V由P=P用+I2R得用户得到的功率为P用=P-I2R=4 400 W-202×2 W=3 600 W输电损失功率为P损=I2R=202×2 W=800 W。
(2)输电线路示意图如图所示
答案 (1)180 V　3 600 W　800 W(2)219.6 V　4 392 W