第五章 交变电流 章末总结 交变 电流 交变电流 的产生 产生 线圈在匀强磁场中绕 匀速转动 特殊位置 线圈平面与中性面重合 磁通量 感应电动势为 电流改变方向 线圈平面与中性面垂直 磁通量为零 感应电动势 表达式：e＝Em (从线圈位于中性面开始计时)，其中 Em＝_____ e＝Em (从线圈从垂直中性面开始计时)，其 中Em＝_____ 垂直于磁场的轴 最大 零 最大 sin ωt NBSω cos ωt NBSω 交变 电流 交变电流 的产生 表征交变电 流的物理量 峰值：Em＝NBSω 有效值：根据 定义，正弦交流电 E＝____ 周期T与频率f的关系：T＝___ 或f＝___ 平均值： 电流的热效应 交变 电流 电感器：通直流，阻 ；通低频，阻 电容器：通交流，隔 ；通高频，阻 理想变压器 原理： 现象 基本规律 I1n1＝ P1＝P2 电能输送 功率损失：P损＝ 电压损失：U损＝ 高压输电管理 交流 高频 直流 低频 互感 I2n2 I2R线 IR线 一、交流电瞬时值、最大值、有效值、平均值的计算和应用 1．瞬时值 它反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，正弦交流电瞬时值表达式为：_____，应当注意此式表示从中性面开始计时。 2．最大值 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值_____，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值。 e＝Emsinωt，i＝Imsinωt Em＝nBSω 如图5－1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： 图5－1 例1 例 2 AC 例2 一个小型水力发电站(如图所示)，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻R线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。 例 4 例3 (1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？ (2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40∶1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？ 为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，其矩形线圈的长度为L1，宽度为L2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直。 例4 (1)求线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向。 (2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式。 (3)求线圈从t＝0时所处的位置开始到转过90°的过程中的平均感应电动势。 (4)求线圈从t＝0时所处的位置开始转过60°时电路中的瞬时电流。 (5)求线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量。 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。试求： (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？ 例5 (2)输电线路示意图如图所示 本章到此结束 作业：章末测试卷 ... ...
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