物理学案专题7-交变电流的产生和描述变压器电能的输送讲解.doc

第  PAGE \* MERGEFORMAT 35 页 共  NUMPAGES \* MERGEFORMAT 35 页 物理学案专题7交变电流的产生和描述 变压器 电能的输送 B 一、“双基”针对性精讲释疑，解题步骤归纳总结 1. 交流电 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。（矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是惟一方式。例如导体在匀强磁场中垂直磁场方向，按正弦规律运动切割磁感线也产生正弦交流电。） 例、下列电流波形图中， 表示交变电流的是 （ ） D t C t A t B t 2.正弦交流电的变化规律 线框在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电．  电动势当从图1位置开始计时： 则： e=εmcosωt， i＝Imcosωt 图2从中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数： 即 e=εmsinωt， i＝Imsinωt ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角； 磁通量与正弦相反，电压与正弦相反，电动势峰值对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω； 对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω电流最大值对于总电阻为R的闭合电路来说Im= 3. 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。 4. 理想变压器的构造、作用、原理及特征  构造两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．作用在输送电能的过程中改变电压原理其工作原理是利用了电磁感应现象特征正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压5. 理想变压器的理想化条件及其规律． 电动势在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：，每单匝的感应电动势相等：则电功率忽略变压器自身的能量损失，有P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2电流 常规题型 图10－1－16 例1．一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R.如图10－1－16所示，在线圈转动过程中，通过R的电流 A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向为A→R→B C．大小和方向都不变 D．大小不断变化，方向为B→R→A 解析　线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变．根据 右手定则可知，通过R的电流方向是B→R→A. 答案　D 即时练习： 图10－1－17 1．如图10－1－17所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcda为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图10－1－18中的 图10－1－18 解析　由楞次定律可知前半个周期感应电流沿adcba方向，后半个周期沿abcda的方向，因线圈绕垂直磁场的轴匀速转动，所以产生正弦式交变电流，A正确． 答案　A 2. 内阻不计的交流发电机产生的电动势E＝10sin 50πt(V)，所接负载的电阻R＝10 Ω，现把发电机的转速提高一倍，则 A．负载两端电压的有效值将变为28.2 V B．交流电的频率将变为50 Hz C．负载消耗的功率将变为20 W D．负载消耗的功率将变为40 W 解析　原来的电动势最大值为10 V，有效值为7.07 V，当发电机的转速提高一倍时，角速度增加一倍，频率也增加一倍，电动势最大值和有效值均增加一倍，表达式可以写为E＝20sin 100πt(V)，由此可以看出提高转速后频率变为50 Hz，电动势有效值为14.14 V，负载消耗的功率将变为20 W．故B、C正确． 答案　BC 3. （2011天津）．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则 A．t =0.005s时线框的磁通量变化率为零 B．t =0.01s时线框平面与中性面重合 C．线框产生的交