高中物理知识全解2.7电能的输送

高中物理知识全解2.7电能的输送一：正弦式交变电流发电机原理基础知识：1、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称沟通（AC）2、方向不随时间变化的电流称为直流（DC）（大小、方向均不随时间变化的电流叫恒定直流电）①正弦式交变电流发电机由楞次定律理解感觉电流的方向。1、定性剖析：由切割磁感线产生感觉电动势原理理解感觉电流的大小。、由甲图到乙图的过程，感觉电流方向为、由乙图到丙图的过程，感觉电流方向为、由丙图到丁图的过程，感觉电流方向为IV、由丁图到戊图的过程，感觉电流方向为DCBA,且感觉电流渐渐增大。DCBA,且感觉电流渐渐减小。ABCD,且感觉电流渐渐增大。ABCD,且感觉电流渐渐减小。中性面：物理学中把线圈平面垂直于磁感线的地点称为中性面（如上图甲，丙、戊）。(1)线圈平面转到中性面时刻：SB，最大，此时刻线圈没有切割磁感线故此时刻e0，i0（如上图甲，丙、戊），电流方向在中性眼前后发生改变。线圈平面每经过中性面后，感觉电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周（即一个周期范围内），感觉电流的方向就改变两次。(2)线圈平面与中性面垂直时刻，S//B，0，此时刻线圈垂直切割磁感线故此时刻e最大，i最大（如上图乙，丁），电流方向前后不变。线圈从中性面开始转动的过程中，电流从零渐渐增大到最大，再由最大渐渐减小，到下一其中性面时刻变为零。2、定量剖析假定AB长为L1，BC长为L2，转动的角速度为，磁感觉强度为B，则AB边产生的感应电动势：eABnBL1sin1L2eABnBL11L2sin1nBSsin而AB边的线速度：22=2eCD1nBSsin同理可得：2eeABeCD1nBSsinnBSsin22若线圈ABCD经过中性面时刻开始计时，则t，令EmaxnBSenBSsintEmaxsint【EmaxnBS是感觉电动势的最大值，也叫做峰值】由于电动势按正弦规律变化，所以当负载接电灯等用电器时，负载两头的电压u、经过的电流i，也按正弦规律变化即：uUmaxsint，iImaxsint【例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 】下列图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示固定轴匀速转动，流的是（）能产生正弦式交变电【例题】将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为r(m)，让它在磁感觉强度为B(T)、方向如下列图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动，转速为n(r/s)，导线在a、b两处经过电刷与外电路连结，外电路接有阻值为R(Ω)的电阻，其余部分的电阻不计，则()Bnπ2r2A．经过电阻R的电流恒为RB．电阻R两头的电压的最大值为Bnπ2r2C．半圆导线从图示地点转过180°的过程中，经过电阻R的电荷量为Bπr2R(Bn2r2)2D．电阻R上消耗的电功率为2R意会：上题中半圆形导线切割磁感线的线速度大小处处不等。【例题】如下列图所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环经过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两头，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感觉强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，经过电流 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的电流为I，则()A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝10I2RB．变压器原线圈两头的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感觉电流的表达式是i＝2IsinωtD．ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝2BIl【例题】一正弦交变电流发电机的电动势为eEmaxsint，若将此发电机的转速和磁场强度均增加一倍，试写出该发电机今后的电动势的表达式。解：enBSsint，当转速提高一倍时2，磁感觉强度增加一倍时B2BEmax4Emax，e4Emaxsin2t。【例题】发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为311V，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100πrad/s,从线圈经过中性面开始计时。（1）写出当时的刹时表达式。t1s（2）此发电机与外电路组成闭合电路时，总电阻为100Ω，求600时的电流。3）线圈转过180°的过程中，电动势的平均值，电动势达到的最大值各是多少？4）磁通量变化率的最大值是多少？②以中性面为参照面，转子与中性面成夹角时刻开始计时，正弦式交变电流的表达式eEmaxsin(t)uUmaxsin(t)iimaxsin(t)1、EmaxnBS为峰值。2、是转子与中性面开始计时时刻的夹角（即初相）。21Tf（f为正弦式交变电流3、是转子转动的角速度，故正弦式交变电流的周期的频次）4、t是正弦式交变电流的相位，其中是正弦式交变电流的初相。5、(2t2)(1t1)为相位差。例：如果两正弦式交变电流的周期或频次相等，其初相分别为1和2，则它们的相位差为：(t2)(t1)21是个常数，不随时间变化，这时我们说这两支正弦式交变电流“拥有确定的相位差”。注意：相位差是个很重要的物理量。例：不同的沟通发电机在向同一个电网供电的时候，它们的相位必须完全相同，即相位差必须保持为零，不然的话，轻则会使输电效率降低，严重时会破坏输电设备。注意：理解交变电流的峰值，刹时值，有效值的物理意义及它们之间的关系和正确运用。（此类问题在恒定直流电中有详尽叙述，不同种类的交变电流的峰值和有效值之间的关系是不同样的）例：正弦式交变电流有效值与峰值的关系：I有Imax0.707ImaxU有Umax0.707Umax22拓展：正弦式交变电流在一个周期内的平均感觉电动势*、数学平均感觉电动势考虑感觉电动势方向变化对问题的影响，这样求解的平均感觉电动势叫做数学平均感觉电动势，可利用它去求解经过闭合电路导体某—截面的净电量。En0正弦式交变电流在一个周期内的数学平均感觉电动势为：t、物理平均感觉电动势考虑感觉电动势大小变化对问题的影响，这样求解的平均感觉电动势叫做物理平均感觉电动势。E2nBS2EmaxE有】正弦式交变电流在一个周期内的物理平均感觉电动势：【E原理：0—T/4，1m1m；T/4—3T/4，2mm2m；3T/4—T，En1234BS2nBS230TnEmaxmm；2以上所提供的两种不同结果的两种解法，不能抽象说谁对谁错，应联合详细问题详细剖析。可见,在议论这—类物理量的平均值时,实时地加以明确是很有必要的。【例题】如下列图一所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感觉强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的选项是()A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL22C．S闭合时，电流表读数10rBωL2D．S闭合时，线框从图示地点转过πBL2过程流过电流表的电荷量7r2【例题】某企业向灾区捐献一批柴油发电机．该柴油发电机 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 的部分内容如下表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时布置区供电，发电机到布置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω安.置区家用电器的总功率为44kW，当这些家用电器都正常工作时，下列说法中正确的选项是()A.输电线路中的电流为20AB．输电线路损失的电功率为8000WC．发电机实际输出电压是300VD．如果该柴油发电机发的电是正弦沟通电，则输出电压最大值是300V解析：家用电器正常工作的电压为220V，所以I线＝I0＝P0＝4.4×104A＝200A；R线＝U022024002.5×10－4Ω＝0.2Ω，线路损失功率P线＝I2线R线＝8000W，线路两头电压U＝I线R线＝40V，所以发电机输出电压为260V；如果该柴油发电机发的电是正弦沟通电，则输出电压最大值是2602V.答案：B 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ：正弦式交变电流是一种最简单又最基本的交变电流，家庭电路的交变电流就是正弦式交变电流。实际中应用的交变电流，不只限于正弦式交变电流，它们随时间变化的规律是各种各种的。例：几种常有的交变电流I、家用的交变电流是：220V，50HZII、动力用电的交变电流是：380V，50HZ二：电感线圈和电容器对交变电流的影响①电感线圈对交变电流的影响注意：电感线圈的电流不能突变。感抗：表示电感线圈对交变电流的阻挡作用，其特点是“通直流，阻沟通”、“通低频，阻高频”。电感线圈的自感系数越大，沟通的频次越高，则电感线圈的感抗就越大。例：扼流圈就是利用电感线圈对交变电流的阻挡作用而工作的。扼流圈分两大类，一类是低频扼流圈，其特点是“通直流，阻沟通”；另一类是高频扼流圈，其特点是“通直流，通低频，阻高频”。②电容器对交变电流的影响注意：电容器的电压不能突变。容抗：表示电容器对交变电流的阻挡作用，其特点是“通沟通，隔直流”、“通高频，阻低频”。电容器的电容越大，沟通的频次越高，则电容器的容抗就越小。例：使用220V沟通电源的电气设备和电子仪器，金属外壳与电源之间都有优秀的绝缘。但是，有时候用手触摸外壳仍旧感觉“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光。这是因为与电源相连的机芯和金属外壳能够看做电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“经过”这个“电容器”。当手触摸金属外壳时，可能有一点点电流经人体流入大地。虽然这点“漏电”一般不会造成人身伤害，可是为了保证安全，电器设备和电子仪器的金属外壳都应当接地。【理解如果将零线和火线对换即让机芯接零线，那么金属外壳将不会有感觉电流产生】三：变压器①变压器原理1、结构：原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上组成变压器。（原线圈也叫初级线圈，副线圈也叫次级线圈）2、作用：在输送电能的过程中改变交变电压和交变电流的大小。3、原理：电流经过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生感觉电动势，所以只管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流．互感现象是变压器工作的基础。（一般情况：变压器的输入端接的是正弦式交变电压）E=n注意：由t可知，n一准时，感觉电动势的大小与磁通量的变化率成正比。例：若变压器原线圈输入的是正弦式交变电流，则变压器副线圈输出的将是“余弦式”交变电流。【例题】如下列图所示，一导体棒在匀强磁场中沿金属导轨做简谐运动，OO′为平衡地点，aa′和bb分别为走开平衡地点的最大位移处，则（）A.若金属棒自OO′向aa′运动过程中，电容器上极板带正电B.若金属棒自bb′向OO′运动过程中，电容器上极板带正电C.当金属棒经过OO′时，电容器所带电荷量最大D.当金属棒经过aa′时，电容器所带电荷量最大解析：由楞次定律可知A对，B错。导体棒的加快度越大，速度的变化率就越大，则磁通量的变化率也越大，所以感觉电动势越大，因此C错，D对。答案：AD【例题】一台理想变压器有100匝的副线圈，输出电压10V，试求铁芯中磁通量的变化率的最大值。解：10V指的是正弦式交变电压的有效值，故正弦式交变电压的峰值为102V102n()max即102100()max故()0.14wsbtttmax4、特性：由变压器的工作原理理解变压器只能改变交变电流和非恒定直流电的电压和电流大小，而不能改变恒定直流电的电压和电流大小。【例题】如右图所示，有一匀强磁场垂直于原线圈中的导轨平面向里，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=1:2，当导体棒向右做匀速直线运动时，原线圈中电流表A1的读数为12A，则副线圈中电流表A2的读数为多少？注意：由能量守恒定律可知理想变压器原、副线圈两边P输出=P输入【P输出决定P输入，在电源功率允许的范围内，功率按需提供】。【例题】如下列图所示，开关S断开时L1，L2，L3正常发光，若将开关S闭合，试剖析各灯泡的亮度变化情况。注意：P输出P输入是指理想变压器，实际生活中变压器会有漏磁现象（例：有铜损，铁损P输入P输出等），故严格的讲实际生活中的变压器：②变压器原副线圈中电压、电流之比与变压器原副线圈匝数之比的关系注意：这里的电压，电流均指的是交变电流的有效值。1、单个副线圈的变压器（如图一）P输入P输出U1I1=U2I2I、由能量守恒可知：U1n1II、U2n2P输入P输出UIU1n1I1=n2III、U2n2I2n1拓展：变压器只有一个副线圈时，电流的变、比关系与负载无关（例：负载除了接电阻外还能够接电容、电感、二极管等元件），上述性质总建立。【例题】下列图中为一理想变压器，原副线圈的总匝数比为1：2，其原线圈与一电压有效值恒为220V的沟通电源相连，P为滑动头．现令P从平均密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈迟缓匀速上滑，直至“220V60W”的白炽灯L两头的电压等于其额定电压为止．U1表示副线圈两头的总电压，U2表示灯泡两头的电压，用I1表示流过副线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，（这里的电流、电压均指有效值）．下列4个图中，能够正确反应这一过程相应物理量的变化趋势的是（）【例题】一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5︰l，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串连接在副线圈上，如下列图所示．电压表和电流表均为理想沟通电表，则下列说法正确的选项是()A．原副线圈电流之比为1：5B．电压表的读数为44VC．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1min内产生的热量为2904J．若将滑动变阻器滑片向上滑动，两电表读数均减小圈电流之比为原副线圈匝数的反比性质可求得原线圈中的电流。2、多个副线圈的变压器（如图二）、由能量守恒可知：P输入P输出U1I1U2I2+U3I3+U4I4⋯⋯、U1:U2:U3:U4⋯⋯=n1:n2:n3:n4⋯⋯注意：变压器有多个副线圈时，其副线圈中电流的大小要根据原、副线圈的功率关系及原、副线圈的电压关系综合求解。（一定要注意多个副线圈时原、副线圈中的电流之比不等于原、副线圈匝数的反比）【例题】如下列图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两头的交变电压为u＝202sin100π．t氖V泡在两头电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有()A．开关接通后，氖泡的发光频次为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大．开关断开后，变压器的输出功率不变【例题】收音机的变压器的初级线圈有1210匝，接在U1＝220V的沟通电源上，变压器有两个次级线圈．次级线圈Ⅱ的匝数为35匝，次级线圈Ⅲ的匝数是1925匝．如果不计变压器自己的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是0.3A时，初级线圈的电流I1＝0.114A．求线圈Ⅲ中的电流和输出电压(电流的计算结果保存3位有效数字)．【例题】如下列图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式沟通电压，在输出端BP间连结了理想沟通电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的地点，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，则()A．只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B．只将Q向下移动时，电流表的读数变大C．只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D．只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大拓展：高中阶段可认为变压器原副线圈中电压、电流之比与原副线圈匝数之比的关系仅合用于正弦交变电流，关于其余种类的电流不再合用。【例题】如下列图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感觉强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜环绕经过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别经过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连，则()A．若R1不变时，变压器原线圈两头的电压为Br2ω/2B．若R1不变时，经过负载R2的电流强度为0C．若R1不变时，变压器的副线圈磁通量为0D．若R1变化时，经过负载R2的电流强度为经过R1电流的1/n③对变压器原、副线圈中各物理量的正确理解。例：如右图所示为一理想变压器，则：U1U0UR1n1U2UR2U输出n2P输入P总PR1=P输出P'输出PR2【例题】如下列图所示,当滑动变阻器滑动触头p渐渐向上移动时,接在理想变压器两头的四个理想电表示数（）A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大答案：D【例题】如下列图所示，两个完全相同的灯泡A和B，分别接在原、副线圈上，视变压器为理想变压器，灯泡的电阻不随温度的变化而变化，n1:n22:1，电源电压为U，求U、UA、UB的关系？注意：变压器的输入功率P入由输出功率P出所决定，在额定功率允许的范围内按需提高；变压器的输出电压U出由输入电压U入及变压器原、副线圈匝数比共同决定；家用电器等用电设备都是并联接在电路中的。【例题】如下列图所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压经过输电线输送给用户．输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法不正确的选项是()．相当于在增加用电器的数目．A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C．V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D．变压器的输入功率增大，V2表的示数不变电压决定，输入电压由发电机决定，C错．答案：C【例题】如下列图所示，理想变压器的原线圈两头输入的交变电压保持恒定．则当开关S合上时，下列说法正确的选项是()A．电压表的示数变小B．原线圈的电流增大C．流过R1的电流不变．变压器的输入功率减小【例题】试剖析夜深了，为什么路灯会变的更亮些。四：电能输送的线路问题①线路损失1、线路上的功率损失P假定输电功率为P，输入给用电设备的功率为P'，输电导线的电阻为R，输电导线中的电流为I，输电导线上的电压降为U，则：P=PP'I2R=UI=U2R2、线路上的电压损失U假定发电厂输送电压为U，用电设备两头电压为U'，输电导线电阻为R，输电导线中的电流为I，输电功率为P，输入给用电设备的功率为P'，则：U=UU'=IR=PP'=(PP')RI注意：输电导线上的电压降U与输出电压U的区别。【例题】某小型水电站的电能输送示意图如下列图所示，发电机的输出电压为220V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()n2n3n2n3A.n1>n4B.n1 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，每间隔20-30米重复接地，在电路中起安生保护作用。地线与用电器的金属外壳相连，在漏电的情况下，用电者和地线形成了一个并联电路。有了地线，由于地线的电阻比较小，电流会快速从地线流入大地，使用电者防止触电。注意：零线和火线是用电的回路，故绝不能将零线或火线接到用电器的金属外壳上，否则将会使人触电。(1)零线和地线的根本区别在于一个组成工作回路,一个起保护作用叫做保护接地；一个回电网，一个回大地。零线有时候会电人，地线不会电人。例：当你的电炉子不发热了，千万不要以为没电了，不会电人，有可能存在这样的情况，离你的电器很远的地方零线断开了，这种特殊情况下，零线会电人。III、应用(1)火线与火线之间的电压为U线=380V（动力用电），火线与零线间的电压为U相220V（家庭用电）U线=3U相380V，I线I相，频次均为50HZ火线与零线组成供电回路，所以火线中有较小的正弦式交变电流，而零线是从变压器中性点接地后引出所以零线中没有电流，火线相对零线、地线、大地的电压均为220V，而零线，地线相对大地的电压均为零。【例题】如下列图家庭电路连结正确，各元件均正常，相关说法正确的选项是（）A．洗衣机接入三孔插座后电灯与洗衣机是串连的。B．洗衣机接入三孔插座能使洗衣机金属外壳接地。C．闭合开关时人接触B点或C点都可能惹起触电。D．断开开关时A、B两点都能使测电笔氖管发光。。答案：B例：在正常情况下：人单手或双手握住零线不论人与大地是否相连，人都不会触电。人与大地绝缘单手或双手握住火线，人都不会触电。人与大地相连单手或双手握住火线，人都会触电，而且单手比双手触电更危险（因为单手触电电流会流过人的心脏）。人一手握住火线，另一只手握住零线，不论人与大地是否相连，人都会触电。例：从安全性角度出发，理解用电器和开关都应当接在零线上，且开关应接在用电器以前。例：电压互感器例：电流互感器2、三角形接法注意：U线U相380V，I线3I相，频次均为50HZ