交變電流綜合及題型

1、交變電流綜合及經(jīng)典題型一、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律基礎(chǔ)知識(shí)（1）交流電大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流，叫做交變電流。 其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流，正弦式電流產(chǎn)生于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。（2）正弦交流電的變化規(guī)律 線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)1當(dāng)從圖122即中性面位置開始在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間而變的函數(shù)是正弦函數(shù)： 即 e=msint， iImsintt是從該位置經(jīng)t時(shí)間線框轉(zhuǎn)過(guò)的角度；t也是線速度V與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角；。是線框面與中性面的夾角2當(dāng)從圖位置開始計(jì)時(shí)： 則：e=mco

2、st， iImcostt是線框在時(shí)間t轉(zhuǎn)過(guò)的角度；是線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角；此時(shí)V、B間夾角為（/2一t）3對(duì)于單匝矩形線圈來(lái)說(shuō)Em=2Blv=BS； 對(duì)于n匝面積為S的線圈來(lái)說(shuō)Em=nBS。對(duì)于總電阻為R的閉合電路來(lái)說(shuō)Im=（3）幾個(gè)物理量1中性面：如圖所示的位置為中性面，對(duì)它進(jìn)行以下說(shuō)明： （1）此位置過(guò)線框的磁通量最多 （2）此位置磁通量的變化率為零所以 e=msint=0， iImsint=0 （3）此位置是電流方向發(fā)生變化的位置，具體對(duì)應(yīng)圖中的t2，t4時(shí)刻，因而交流電完成一次全變化中線框兩次過(guò)中性面，電流的方向改變兩次，頻率為50Hz的交流電每秒方向改變100次2交流電的最大值：

3、 mBS 當(dāng)為N匝時(shí)mNBS （1）是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，其單位一定為弧度秒，nad/s（注意rad是radian的縮寫，round/s為每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單詞round是圓，回合） （2）最大值對(duì)應(yīng)的位置與中性面垂直，即線框面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B在同一直線上 （3）最大值對(duì)應(yīng)圖中的t1、t2時(shí)刻，每周中出現(xiàn)兩次3瞬時(shí)值e=msint， iImsint代入時(shí)間即可求出不過(guò)寫瞬時(shí)值時(shí)，不要忘記寫單位，如m=220V，=100，則e=220sin100tV，不可忘記寫伏，電流同樣如此4有效值：為了度量交流電做功情況人們引入有效值，它是根據(jù)電流的熱效應(yīng)而定的就是分別用交流電，直流電通過(guò)相同阻值的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)

4、生的熱量相同，則直流電的值為交流電的有效值 （1）有效值跟最大值的關(guān)系m=U有效，Im=I有效 （2）伏特表與安培表讀數(shù)為有效值 （3）用電器銘牌上標(biāo)明的電壓、電流值是指有效值5周期與頻率： 交流電完成一次全變化的時(shí)間為周期；每秒鐘完成全變化的次數(shù)叫交流電的頻率單位1/秒為赫茲（Hz） 規(guī)律方法 一、關(guān)于交流電的變化規(guī)律【例1】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=05T，邊長(zhǎng)L=10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r1，線圈繞垂直與磁感線的對(duì)稱軸OO/勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為2rads，外電路電阻R4，求： （1）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 （2）由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）轉(zhuǎn)過(guò)6

5、00時(shí)的即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （3）由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)600角時(shí)的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （4）交流電電表的示數(shù) （5）轉(zhuǎn)動(dòng)一周外力做的功 （6）周期內(nèi)通過(guò)R的電量為多少？二、表征交流電的物理量【例3】. 交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由BS的位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，與它并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為14.1V，那么當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)交流電壓的即時(shí)值為V。 i/A3O t/s-60.2 0.3 0.5 0.6【例4】 通過(guò)某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值I。 三、最大值、平均值和有效值的應(yīng)用1、正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流都有最大值、有效值、即時(shí)值和平均值的區(qū)別。以電動(dòng)勢(shì)為例：最大值用Em表示，

6、有效值用E表示，即時(shí)值用e表示，平均值用表示。它們的關(guān)系為：E=Em/，e=Emsint。平均值不常用，必要時(shí)要用法拉第電磁感應(yīng)定律直接求：。切記。特別要注意，有效值和平均值是不同的兩個(gè)物理量，有效值是對(duì)能的平均結(jié)果，平均值是對(duì)時(shí)間的平均值。在一個(gè)周期內(nèi)的前半個(gè)周期內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為最大值的2/倍，而一個(gè)周期內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。2、 我們求交流電做功時(shí)，用有效值，求通過(guò)某一電阻電量時(shí)一定要用電流的平均值交流電，在不同時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，平均電流不同考慮電容器的耐壓值時(shí)則要用最大值。3、 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和直流通過(guò)相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)

7、生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。 只有正弦交變電流的有效值才一定是最大值的/2倍。通常所說(shuō)的交變電流的電流、電壓；交流電表的讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流；保險(xiǎn)絲的熔斷電流等都指有效值。（3）生活中用的市電電壓為220V，其最大值為220V=311V（有時(shí)寫為310V），頻率為50HZ，所以其電壓即時(shí)值的表達(dá)式為u=311sin314tV?！纠?】.交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R。當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過(guò)程中，求：通過(guò)R的電荷量q為多少？R上

8、產(chǎn)生電熱QR為多少？外力做的功W為多少？ 2小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示，此線圈與一個(gè)R10的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是A交變電流的周期為0.125B交變電流的頻率為8HzC交變電流的有效值為AD交變電流的最大值為4A4如圖所示，矩形線圈邊長(zhǎng)為ab=20cm，ab=10cm，匝數(shù)N=100匝，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.01T。當(dāng)線圈以50r/s的轉(zhuǎn)速?gòu)膱D示位置開始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：（1）線圈中交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；（2）從線圈開始轉(zhuǎn)起動(dòng)，經(jīng)0.01s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。5通過(guò)某電阻的周期性交變電

9、流的圖象如右。求該交流電的有效值I。第二單元 交流電的圖象、感抗與容抗基礎(chǔ)知識(shí)一、.正弦交流電的圖像1.任何物理規(guī)律的表達(dá)都可以有表達(dá)式和圖像兩種方法，交流電的變化除用瞬時(shí)值表達(dá)式外，也可以用圖像來(lái)進(jìn)行表述.其主要結(jié)構(gòu)是橫軸為時(shí)間t或角度，縱軸為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、交流電壓U或交流電流I.正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓圖像都是正弦(或余弦)曲線。交變電流的變化在圖象上能很直觀地表示出來(lái)，例如右圖所示可以判斷出產(chǎn)生這交變電流的線圈是垂直于中性面位置時(shí)開始計(jì)時(shí)的，表達(dá)式應(yīng)為e = Emcost，圖象中A、B、C時(shí)刻線圈的位置A、B為中性面，C為線圈平面平行于磁場(chǎng)方向。 2.在圖像中可由縱軸讀出交流電的最

10、大值，由橫軸讀出交流電的周期或線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度=t.3.由于穿過(guò)線圈的磁通量與產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系是互余的，因此利用這個(gè)關(guān)系也可以討論穿過(guò)線圈的磁通量等問(wèn)題.二、電感和電容對(duì)交流電的作用電阻對(duì)交流電流和直流電流一樣有阻礙作用，電流通過(guò)電阻時(shí)做功而產(chǎn)生熱效應(yīng)；電感對(duì)交流電流有阻礙作用，大小用感抗來(lái)表示，感抗的大小與電感線圈及交變電流的頻率有關(guān)；電容對(duì)交流電流有阻礙作用，大小用容抗來(lái)表示，容抗的大小與電容及交變電流的頻率有關(guān)。1.電感對(duì)交變電流的阻礙作用在交流電路中，電感線圈除本身的電阻對(duì)電流有阻礙作用以外，由于自感現(xiàn)象，對(duì)電流起著阻礙作用。如果線圈電阻很小，可忽略不計(jì)，那么此時(shí)電感

11、對(duì)交變電流阻礙作用的大小，用感抗(XL)來(lái)表示。由于交變電流大小和方向都在發(fā)生周期性變化，因而在通過(guò)電感線圈時(shí)，線圈上勻產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙交流電的變化。 又因?yàn)樽愿须妱?dòng)勢(shì)的大小與自感系數(shù)(L)和電流的變化率有關(guān)，所以自感系數(shù)的大小和交變電流頻率的高低決定了感抗的大小。關(guān)系式為： XL=2f L此式表明線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對(duì)交變電流的作用就越大，感抗也就越大。自感系數(shù)很大的線圈有通直流、阻交流的作用，自感系數(shù)較小的線圈有通低頻、阻高頻的作用.電感線圈又叫扼流圈，扼流圈有兩種：一種是通直流、阻交流的低頻扼流圈；另一種是通低頻、阻高頻的高頻扼流圈。2.電容器對(duì)

12、交變電流的阻礙作用 直流電流是不能通過(guò)電容器的，但在電容器兩端加上交變電壓時(shí)，通過(guò)電容器的充放電，即可實(shí)現(xiàn)電流“通過(guò)”電容器。這樣，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用就不是無(wú)限大了，而是有一定的大小，用容抗(XC)來(lái)表示電容器阻礙電流作用的大小，容抗的大小與交變電流的頻率和電容器的電容有關(guān)，關(guān)系式為：.此式表明電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容對(duì)電流的阻礙作用越小，容抗也就越小。由于電容大的電容器對(duì)頻率高的交流電流有很好的通過(guò)作用，因而可以做成高頻旁路電容器，通高頻、阻低頻；利用電容器對(duì)直流的阻止作用，可以做成隔直電容器，通交流、阻直流。電容的作用不僅存在于成形的電容器中，也存在于電路的導(dǎo)線、

13、元件及機(jī)殼間，當(dāng)交流電頻率很高時(shí)，電容的影響就會(huì)很大.通常一些電器設(shè)備和電子儀器的外殼會(huì)給人以電擊的感覺，甚至能使測(cè)試筆氖管發(fā)光，就是這個(gè)原因.【例1】 如圖所示為一低通濾波電路已知電源電壓包含的電流直流成分是240V，此外還含有一些低頻的交流成分為了在輸出電壓中盡量減小低頻交流成分，試說(shuō)明電路中電容器的作用【例2】 如圖所示為一高通濾波電路，已知電源電壓中既含有高頻的交流成分，還含有直流成分為了在輸出電壓中保留高頻交流成分，去掉直流成分，試說(shuō)明電路中電容器的作用1、交流電圖象的應(yīng)用【例3】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖，下面說(shuō)法

14、中正確的是：（ ） A、t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零； B、t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大； C、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；D、每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值為最大。 小結(jié)：對(duì)物理圖象總的掌握要點(diǎn) 一看：看“軸”、看“線”看“斜率”看“點(diǎn)” 二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”、“圖與物”之間的變通關(guān)系 三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析，判斷應(yīng)用中性面特點(diǎn)結(jié)合右手定則與楞次定律，能快速、一些電磁感應(yīng)現(xiàn)象問(wèn)題【例5】一長(zhǎng)直導(dǎo)線通以正弦交流電i=ImsintA，在導(dǎo)線下有一斷開的線圈，如圖所示，那么，相對(duì)于b來(lái)說(shuō)，a的電勢(shì)最高時(shí)是在（C） A.交流電流方向向右，電流最大時(shí) B

15、.交流電流方向向左，電流最大時(shí) C.交流電流方向向左，電流減小到0時(shí) D.交流電流方向向右，電流減小到0時(shí)【例6】有一交流電壓的變化規(guī)律為u=311sin314tV，若將一輝光電壓最小值是220V的氖管接上此交流電壓，則在1秒鐘內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間是多少？分析：根據(jù)氖管的發(fā)光條件|U|220V，先計(jì)算在半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間間隔t，再算出1秒包含的半周期數(shù)n，兩者相乘即是1秒鐘內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間。【例7】如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板板長(zhǎng)L = 1.4m，板距為d = 30cm ，兩板間有B=1.5T、垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在兩板上加如圖所示的脈動(dòng)電壓。在t = 0 時(shí)，質(zhì)量為m =

16、 2×10-15 Kg、電量為q = 1×10-10C的正離子，以速度v0 = 4×103m/s從兩板中間水平射入，試問(wèn)：（1）粒子在板間作什么運(yùn)動(dòng)？畫出其軌跡。（2）粒子在場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？2、電電和電容對(duì)交流電的作用【例8】如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小，此電路的重要作用是：A.阻直流通交流，輸出交流B.阻交流通直流，輸出直流C.阻低頻通高頻，輸出高頻電流D.阻高頻通低頻，輸出低頻和直流【例11】 一個(gè)燈泡通過(guò)一個(gè)粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如圖所示一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將：A變亮B變暗C對(duì)燈沒影響【例12】如圖所示電路中，三只電燈

17、的亮度相同，如果交流電的頻率增大，三盞電燈的亮度將如何改變?為什么? ，第三單元變壓器、電能輸送基礎(chǔ)知識(shí)一、變壓器1理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個(gè)閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器作用：在輸送電能的過(guò)程中改變電壓原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象來(lái)工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過(guò)程中改變交變電壓2理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：，忽略原、副線圈內(nèi)阻，有 U1E1 ，U2E2另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略

18、漏磁，即認(rèn)為在任意時(shí)刻穿過(guò)原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有 由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為由此可見：（1）理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實(shí)際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別）（2）理想變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現(xiàn)形式3、規(guī)律小結(jié)（1

19、）熟記兩個(gè)基本公式： ，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。P入=P出，即無(wú)論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。（2）原副線圈中過(guò)每匝線圈通量的變化率相等（3）原副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期頻率一樣（4）公式，中，原線圈中U1、I1代入有效值時(shí)，副線圈對(duì)應(yīng)的U2、I2也是有效值，當(dāng)原線圈中U1、I1為最大值或瞬時(shí)值時(shí)，副線圈中的U2、I2也對(duì)應(yīng)最大值或瞬時(shí)值（5）需要特別引起注意的是：只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有：變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：，即在輸入電壓確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝

20、數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比。式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”?！柏?fù)載”表示副線圈所接的用電器的實(shí)際功率。實(shí)際上，R越大，負(fù)載越??；R越小，負(fù)載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要特別注意。（6）當(dāng)副線圈中有二個(gè)以上線圈同時(shí)工作時(shí)，U1U2U3=n1n2n3，但電流不可=，此情況必須用原副線圈功率相等來(lái)求電流（7）變壓器可以使輸出電壓升高或降低，但不可能使輸出功率變大假若是理想變壓器輸出功率也不可能減少（8）通常說(shuō)的增大輸出端負(fù)載，可理解為負(fù)載電阻減?。煌砑哟筘?fù)載電阻可理解為減小負(fù)載【例1】一臺(tái)理想變壓器的輸出端僅接一個(gè)標(biāo)有“12V，6W”的燈泡，且正常發(fā)光，變壓器輸入端的電流表示

21、數(shù)為02A，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為（ ） A72；B31；C63；D52；【例2】如圖所示，通過(guò)降壓變壓器將220 V交流電降為36V供兩燈使用，降為24V供儀器中的加熱電爐使用如果變壓器為理想變壓器求： （1）若n396匝，n2的匝數(shù)； （2）先合上K1、K3，再合上K2時(shí)，各電表讀數(shù)的變化； （3）若斷開K3時(shí)A1讀數(shù)減少220 mA，此時(shí)加熱電爐的功率；（4）當(dāng)K1、K2、K3全部斷開時(shí)，A2、V的讀數(shù) 【例3】如圖所示，接于理想變壓器的四個(gè)燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，則這三個(gè)線圈的匝數(shù)比應(yīng)為（ C ） A123； B231 C321； D2134、幾種常用的變壓器(1)自耦變

22、壓器圖是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1 。移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P 的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。(2)互感器互感器也是一種變壓器。交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測(cè)量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓，或者把大電流變成小電流，這個(gè)問(wèn)題就可以解決了。這種變壓器叫做互感器?；ジ衅鞣蛛妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。a、電壓互感器電壓互

23、感器用來(lái)把高電壓變成低電壓，它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據(jù)電壓表測(cè)得的電壓U 2 和銘牌上注明的變壓比(U 1 /U 2 )，可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地。b、電流互感器電流互感器用來(lái)把大電流變成小電流。它的原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈上接入交流電流表。根據(jù)電流表測(cè)得的電流I 2 和銘牌上注明的變流比(I 1/I2)，可以算出被測(cè)電路中的電流。如果被測(cè)電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。【例4】在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個(gè)圖中，能正

24、確反應(yīng)其工作原理的是 AAAA零線火線火線零線零線火線零線火線 A. B. C. D.解：電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽€圈的匝數(shù)少，副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測(cè)每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中。選A。二、電能輸送1電路中電能損失P耗=I2R=，切不用U2/R來(lái)算，當(dāng)用此式時(shí)，U必須是降在導(dǎo)線上的電壓，電壓不能用輸電電壓來(lái)計(jì)算2遠(yuǎn)距離輸電。D1 r D2I1 I1/ Ir I2 I2/n1 n1/ n2 n2/ R一定要畫出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖來(lái)，包括發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)變壓器、輸電線等效電阻和負(fù)載電阻。并按照規(guī)范在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量符號(hào)。一般設(shè)兩個(gè)變壓器的初、次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為也應(yīng)該采用相應(yīng)的符

25、號(hào)來(lái)表示。從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是： 電壓之間的關(guān)系是：電流之間的關(guān)系是： 可見其中電流之間的關(guān)系最簡(jiǎn)單，中只要知道一個(gè)，另兩個(gè)總和它相等。因此電流往往是這類問(wèn)題的突破口。 輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計(jì)算時(shí)都必須用，而不能用。 特別重要的是要求會(huì)分析輸電線上的功率損失，由此得出結(jié)論： 減少輸電線功率損失的途徑是提高輸電電壓或增大輸電導(dǎo)線的橫截面積，當(dāng)然選擇前者。若輸電線功率損失已經(jīng)確定，那么升高輸電電壓能減小輸電線截面積，從而節(jié)約大量金屬材料和架設(shè)電線所需的鋼材和水泥，還能少占用土地。 需要引起注意的是課本上強(qiáng)調(diào)：輸電線上的電壓損失，除了與輸電線的電阻有關(guān)，還

26、與感抗和容抗有關(guān)。當(dāng)輸電線路電壓較高、導(dǎo)線截面積較大時(shí)，電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大。【例6】有一臺(tái)內(nèi)阻為l的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖所示升壓變壓器匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻R=4，全校共22個(gè)班，每班有“220 V，40W”燈6盞若保證全部電燈正常發(fā)光，則：（l）發(fā)電機(jī)輸出功率多大？（2）發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)多大？（3）輸電線上損耗的電功率多大？（4）輸電效率是多少？（5）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半 解析：題中未加特別說(shuō)明，變壓器即視為理想變壓器，由于發(fā)電機(jī)至升壓變壓器及降壓變壓器至學(xué)校間距離較短，不必考慮該兩部分輸電導(dǎo)線上的功率損耗

27、 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，一部分降在電源內(nèi)阻上即Ilr，另一部分為發(fā)電機(jī)的路端電壓U1，升壓變壓器副線圈電壓U2的一部分降在輸電線上，即I2R，其余的就是降壓變壓器原線圈電壓U2，而U3應(yīng)為燈的額定電壓U額，具體計(jì)算由用戶向前遞推即可 （1）對(duì)降壓變壓器： U/2I2=U3I3nP燈=22×6×40 W=5280w 而U/24U3880 V，所以I2=nP燈/U/2=5280/880=6A 對(duì)升壓變壓器： UlIl=U2I2=I22RU/2I262×452805424 W， 所以 P出=5424 W （2）因?yàn)?U2U/2I2R8806×4904V， 所以 U1

28、=¼U2=¼×904226 V 又因?yàn)閁lIl=U2I2，所以Il=U2I2/Ul=4I2=24 A， 所以 U1I1r1=22624×1250 V 輸電線上損耗的電功率PR=IR2R=144W（4）P有用/P出×100=×100%=97 （5）電燈減少一半時(shí)，n/P燈=2640 W， I/2n/P燈/U22640/880=3 A 所以P/出=n/P燈十I/22R=264032×42676w 發(fā)電機(jī)的輸出功率減少一半還要多，因輸電線上的電流減少一半，輸電線上電功率的損失減少到原來(lái)的1/4。說(shuō)明：對(duì)變電過(guò)程較復(fù)雜的輸配電問(wèn)題，

29、應(yīng)按照順序，分步推進(jìn)或按“發(fā)電一一升壓輸電線降壓一用電器”的順序，或從“用電器”倒推到“發(fā)電”一步一步進(jìn)行分析注意升壓變壓器到線圈中的電流、輸電線上的電流、降壓變壓器原線圈中的電流三者相等規(guī)律方法 一、解決變壓器問(wèn)題的常用方法解題思路1 電壓思路.變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)U1/n1=U2/n2=U3/n3=解題思路2 功率思路.理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出，即P1=P2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+解題思路3 電流思路.由I=P/U知，對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)n1I1=n2I

30、2+n3I3+解題思路4 （變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題）制約思路.（1）電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2=n2U1/n1，可簡(jiǎn)述為“原制約副”.（2）電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=n2I2/n1，可簡(jiǎn)述為“副制約原”.（3）負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù)1+P負(fù)2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2=P2/U2；總功率P總=P線+P2.動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為：U1P1解題思路5 原理思

31、路.變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化，鐵芯中/t相等；當(dāng)遇到“”型變壓器時(shí)有1/t=2/t+3/t,此式適用于交流電或電壓（電流）變化的直流電，但不適用于穩(wěn)壓或恒定電流的情況.【例6】如圖所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則（ ABD ） A保持U1及P的位置不變，K由a合到b時(shí)，I1將增大 B保持P的位置及U1不變，K由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小 C保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大 D保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大 解析：K由a合到b時(shí)，n1減小，由,可知，U2增大，P2=U

32、22/R隨之增大·而 P1=P2，P1=I1U1，從而I1增大，A正確K由 b 合到a時(shí)，與上述情況相反，P2將減小，B正確·P上滑時(shí)，R增大，P2=U22/R減小，又P1P2，P1=I1U1，從而I1減小，C錯(cuò)誤U1增大，由=，可知U2增大，I2=U2/R隨之增大，由可知I1也增大，D正確。說(shuō)明：處理這類問(wèn)題的關(guān)鍵是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負(fù)載電阻決定；I1由I2和匝數(shù)比決定【附加題】 甲、乙兩個(gè)完全相同的理想變壓器接在電壓恒定的交流電路中，如圖1所示。已知兩變壓器負(fù)載電阻的阻值之比為R甲：R乙=2：1，設(shè)甲變壓器原線圈兩端的電壓為U甲，副線圈上通過(guò)的電流為I/甲；乙變壓器原線圈兩端的電壓為U乙，副線圈上通過(guò)的電流為I/乙。則以下說(shuō)法正確的是：（ ）AU甲=U乙，I/甲=I/乙； BU甲=2U乙，I/甲=2I/乙；CU甲=U乙，I/甲=½I/乙； DU甲=2U乙，I/甲=I/乙?！菊_解】：由于兩變壓器的原線圈串聯(lián)接在同一回路中，電荷守恒定律知，無(wú)論是直流電路還是交流電路，串聯(lián)電路中電流必定相等，所以通過(guò)兩原線圈的電流相同，即：I甲=I乙。又因兩變壓器的匝比相同，根據(jù)變壓器的電流變比公式，可推得它們副線圈上的電流也相同，