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1、第一節(jié)交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。如圖15-1所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。二、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢。3、規(guī)律： （1）、函數(shù)表達式

2、：從中性面開始計時，則e=NBSsint 。用M表示峰值M=NBS則e=Msint在純電阻電路中,電流I=sint=Isint，電壓u=Usint 。4、交流發(fā)電機（1）發(fā)電機的基本組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）用來產(chǎn)生磁場的磁極（2）發(fā)電機的基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機（電樞動磁極不動）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機（磁極動電樞不動）無論哪種發(fā)電機，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子第二節(jié) 表征交變電流的物理量1、表征交變電流大小物理量瞬時值：對應(yīng)某一時刻的交流的值 用小寫字母x 表示，e i u峰值：即最大的瞬時值 用大寫字母表示，Ummmm= nsB m=m/ R注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁

3、感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為=NBS，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強度B和角速度四個量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。有效值：、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是= I= U=。注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有=，U=的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進行推導(dǎo)，如對于正負半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電

4、流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。、峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時值，對純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對含電容電路，在判斷電容器是否會被擊穿時，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對于一個確定的交流來說，其有效值是一定的。而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時間磁通量的變化量來決定，在不同的時間段里是不相同的。如對正弦交流，其正半周或負半周的平均電動勢大小為，而一周期內(nèi)的平均電動勢卻為零。在計算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時，只能

5、用有效值，而不能用平均值。在計算通過導(dǎo)體的電量時，只能用平均值，而不能用有效值。在實際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動勢時，都是指有效值。、表征交變電流變化快慢的物理量、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時間。單位：s .、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.、角頻率：就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位：rad/s.、角速度、頻率、周期，的關(guān)系=2f=3、疑難辨析交流電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正 比。當線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，

6、線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開始計時，t=0時，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），t=時，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達式是正弦函數(shù)，如圖15-2（a）（b）所示分別是=cost和e=sint。 第三節(jié) 電感和電容對交對電流的作用1電感對交流有阻礙作用。電感對電流阻礙作用的大小用感抗來表示。感抗的大小與線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率有關(guān)，線圈的感系數(shù)越大，電流的頻率越大。電感對交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。低頻扼流圈和高頻扼流圈低頻扼流圈 高頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多，電

7、阻小 線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少作用：“通直流、阻交流” 通過低頻，阻高頻2電容器能通交流電容器有“通交流，隔直流”的作用。電容器對交流有阻礙作用。電容器對交流阻礙作用的大小用容抗來表示。影響容抗大小的因素：C和f電容器的電容越大，電流頻率越大，容抗越小。第四節(jié) 變壓器 1變壓器的構(gòu)造 原線圈、 副線圈、 鐵心2變壓器的工作原理 在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。3理想變壓器磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。4理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： U1/U2= n1/n2說明：對理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的

8、關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個的情況，而且適用于多個副線圈的情況。即有=。這是因為理想變壓器的磁通量全部集中在鐵心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動勢，因此每組線圈的電動勢與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動勢，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。5理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個副線圈的變壓器）說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個的情況，一旦有多個副線圈時，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+再根據(jù)U2=U1

9、 U3=U1 U4= U4可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+6注意事項（1）當變壓器原副線圈匝數(shù)比()確定以后,其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的(即U2=U1)但若副線圈上沒有負載 , 副線圈電流為零輸出功率為零 , 則輸入 功率為零,原線圈電流也為零,只有副線圈接入一定負載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1=I2），同時有了相等的輸入功率，（P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負載來決定的。 第五節(jié) 電能的輸送1.輸電線上損失的電功率P=I2R=（P輸入2/U輸入2）R2遠距離輸電示意圖I2I

10、線I3U2U線+U3P2P線+P3輸電電壓提高到原來的n倍輸電線上損失的電功率降為原來的1/n2第十章 交變電流 傳感器1如圖10112所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)下述說法正確的是()A因為線框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時值最大D若使線框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的有效值也增大一倍 圖10112 圖10113 圖10114 圖10115 圖101162如圖10113所示，矩形線圈

11、abcd，面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為R，在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，(P1以ab邊為軸，P2以ad邊中點為軸)當線圈平面從與磁場方向平行開始計時，線圈轉(zhuǎn)過90的過程中，繞P1及P2軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電的電流大小，電量及焦耳熱分別為I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，則下面判斷正確的是()A.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動時電流的方向相同，都是abcd Bq1q2NBS/2RCI1I2(NBS)/R DQ1Q2(NBS)2/2R3如圖10114所示，在水平方向的勻強磁場中，有一單匝矩形導(dǎo)線框可繞垂直于磁場方向的水平軸轉(zhuǎn)動在線框由水平位置以角速勻速轉(zhuǎn)過90的過

12、程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q，已知導(dǎo)線框的電阻為R，則下列說法中正確的是()A導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時電流的方向?qū)l(fā)生改變B導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時電流的方向為badcC以圖中位置作為計時起點，該導(dǎo)線框產(chǎn)生的交流電瞬時值表達式為eqRsin tD題述過程中導(dǎo)線框上產(chǎn)生的焦耳熱Q4如圖10115所示，邊長為L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)為n10、總電阻為r2 ，外電路的電阻為R8 ，ab的中點和cd的中點的連線OO恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強度B1 T，若線圈從圖示位置開始，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，則以下判斷中正確的是()A在t時刻，磁場穿過線圈的

13、磁通量為零，但此時磁通量隨時間變化最快B閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時表達式e0.8 sin 2tC從t0時刻到t時刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q3.2104 JD從t0時刻到t時刻，通過R的電荷量q0.02 C5在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個面積為S的矩形線圈勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的交流電電壓隨時間變化的波形如圖10116所示，線圈與一阻值R9 的電阻串聯(lián)在一起，線圈的電阻為1 .則()A通過電阻R的電流瞬時值表達式為i10sin 200t(A)B電阻R兩端的電壓有效值為90 VC1 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為450 JD圖中t1102 s時，線圈位于中性面 圖10117 圖10118 圖10119 圖

14、10120 6如圖10117甲所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化，在t時刻()A線圈中的電流最大 B穿過線圈的磁通量為零C線圈所受的安培力為零 D穿過線圈磁通量的變化率最大 7一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，周期為T.從中性面開始計時，當tT時，感應(yīng)電動勢的瞬時值為2 V，則此交變電動勢的有效值為()A2 V B2 V C. V D. V 8如圖10118所示，邊長為L的閉合正方形線框共有n匝，總電阻為R.在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)

15、動，線框中心軸OO與磁場方向垂直，線框轉(zhuǎn)動的角速度為，從線框平面平行于磁感線的位置開始計時，則()線框中產(chǎn)生電動勢的瞬時值表達式為nBL2cos tt0時，線框中感應(yīng)電流值為nBL2/R線框中電流的有效值為nBL2cos t線框中電流的頻率為A B C D9. 如圖10119所示，單匝閉合線框在勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，穿過線框的最大磁通量為m，線框中的最大感應(yīng)電動勢為Em，下列說法中正確的是()A在穿過線框的磁通量為的時刻，線框中的感應(yīng)電動勢為B在穿過線框的磁通量為的時刻，線框中的感應(yīng)電動勢為C線框每轉(zhuǎn)動一周，線框中的感應(yīng)電流方向改變一次D線框轉(zhuǎn)動的角速度

16、為 10.如圖10120所示，面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的線圈固定在圖示位置，線圈與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合電路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端；U形磁鐵以線圈的中心軸線OO為軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，已知U形磁鐵兩極間的磁場為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，取磁鐵轉(zhuǎn)動到圖示位置的時刻t0.則()A在t0時刻，線圈處于中性面，流過電阻R的電流為0B1 s內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次C線圈匝數(shù)減少為原來的一半，磁鐵轉(zhuǎn)動角速度增大到原來2倍，電壓表讀數(shù)不變D在電阻R的兩端再并聯(lián)一只阻值為R的電阻后，電壓表的讀數(shù)不變 圖10121 圖10122 甲乙 圖10123 11某交流發(fā)電機給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電

17、流的圖象如圖10121所示，下列說法中正確的是()A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時表達式為i5cos 50t(A)C在t0.01 s時，穿過交流發(fā)電機線圈的磁通量最大D若發(fā)電機線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 W 12如圖10122所示，在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子(不計重力)，當兩板間加上交變電壓后，能使電子有可能做往返運動的電壓是()13正弦交變電源與電阻R、交流電壓表、交流電流表按照圖10123甲所示的方式連接，R200 .圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象則()A交流電壓表的讀數(shù)是311 VB交流電流表的讀數(shù)是1.1 ACR兩端電壓隨時間變化的規(guī)律

18、是uR311cos t VDR兩端電壓隨時間變化的規(guī)律是uR311cos 100t V 圖10124 圖10125 圖1012614(2009重慶，18)某實物投影機有10個相同的強光燈L1L10(24 V、200 W)和10個相同的指示燈X1X10(220 V、2 W)，將其連接在220 V交流電源上，電路如圖10124.若工作一段時間后L2燈絲燒斷，則()AX1的功率減小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其他指示燈的功率減小DX2的功率減小，其他指示燈的功率增大15(2009天津，9)如圖10125所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平

19、勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I_.線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q_.16如圖10126所示，一臺模型發(fā)電機的電樞是矩形導(dǎo)線框abcd，其ab和cd邊長l10.4 m，ad和bc邊長l20.2 m，匝數(shù)n100匝，它在磁感應(yīng)強度B0.2 T的勻強磁場中繞通過線框?qū)ΨQ中心線且垂直于磁場方向的軸OO勻速轉(zhuǎn)動，當開關(guān)S斷開時，電壓表的示數(shù)為10 V，開關(guān)S閉合時，外電路上標有“10 V、10 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，求：(1)導(dǎo)線框abcd在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度？(2)S閉合后，當導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過

20、60時的過程中通過燈泡的電荷量？圖1012717如圖10127甲所示是某同學設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置的示意圖，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r0.10 m、匝數(shù)n20匝的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖10127乙所示)在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為B T，線圈的電阻為R10.50 ，它的引出線接有R29.5 的小電珠L.外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，便有電流通過小電珠當線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖10127丙所示時(摩擦等損耗不計)求：(1)小電珠中電流的最大值；(2)電壓表的示數(shù)；(3)t0.1 s時外力F的大??；(4)在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下，要使小電珠的功率提高雙倍，可采取什么辦法(至少說出兩種方法)?8