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内容举例: 、交变电流的图像问题 1. 对交变电流图像的认识 正弦式交变电流随时间的变化情况可以用图像表示,图像描述的是交变电流的电动势、电流或电压随时间变化的规律,它们是正弦曲线,如图为i-t图像。 2. 交变电流图像的应用 从图像中可以得到的信息: (1)交变电流的最大值、线圈转动一圈所用的时间。 (2)线圈位于中性面的时刻。 (3)线圈平行于磁感线的时刻。 (4)线圈中磁通量的变化情况。 (5)i、e随时间的变化规律。 六、交变电流的“四值” 1. 平均值的求法 交变电流的图像中,图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值表示交变电流的平均值。在电磁感应现象中,电路中产生的感应电动势的平均值与感应电流的平均值的数学表达式为ˉE=NΔΦ/Δt,ˉI=ˉE/(R+r)。当需要求某段时间内通过某一横截面的电荷量时,可用q=ˉIΔt,而 是这段时间内电流的平均值,可用ˉI=ˉE/(R+r)求解, ˉE=NΔΦ/Δt,故q=ˉI·Δt=NΔΦ/(R+r)。对于产生正弦式交变电流的电路,求ΔΦ的方法之一是先求Φm,由于Em=NBSω,则Φm=BS=E_m/Nω,然后根据Φ=Φm cos ωt(或Φ=Φm sin ωt)很容易求出线圈转过某一角度时磁通量的变化量。 2. 正弦式交变电流四值的对比 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e=Em sin ωt i=Im sin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em=NBSω Im=E_m/(R+r) 讨论电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E=E_m/√2 U=U_m/√2 I=I_m/√2 ①提到交变电流,在没有特别说明时都是指有效值; ②使用交流的电气设备上标出的额定电压、额定电流都是有效值; ③交流电表显示的示数是有效值; ④计算电功、电热时需用有效值; ⑤保险丝的熔断电流是指有效值 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 ˉE=NΔΦ/Δt ˉI=ˉE/(R+r) 计算通过电路中某一横截面的电荷量 第3节 变压器 一、变压器的原理 1. 构造 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的,一个线圈与交流电源连接,叫作原线圈,也叫初级线圈;另一个线圈与负载连接,叫作副线圈,也叫次级线圈。两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。变压器是用来改变交流电压的装置,变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示。 2. 工作原理 变压器的变压原理是电磁感应。如图所示,当原线圈上加交流电压U1时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁场,在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流。原、副线圈间虽然不相连,电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转化方式为:原线圈的电能→磁场能→副线圈的电能。 二、理想变压器 1. 概念:没有能量损耗的变压器叫理想变压器,它也是一种理想化的模型。 2. 基本关系:(只有一个副线圈时) (1)电压关系: (2)电流关系: I_1/I_2 =n_2/n_1 。 (3)功率关系:P1=P2(即U1I1=U2I2)。 三、理想变压器的原理及基本关系 1. 基本关系 (1)电压关系:对于理想变压器,原、副线圈两端的电压满足U_1/U_2 =n_1/n_2 。对于有多个副线圈的理想变压器,电压与线圈匝数成正比依然成立,即U_1/n_1 =U_2/n_2 =U_3/n_3 =… 当n2>n1时,U2>U1,这种变压器使电压升高,是升压变压器。当n2<n1时,U2<U1,这种变压器使电压降低,是降压变压器。 (2)功率关系:对于理想变压器,不考虑能量的损失,有P入=P出。 (3)电流关系:对于只有一个副线圈的理想变压器,由于不计各种电磁能量的损失,输入功率等于输出功率,即P1=P2。因为P1=U1I1,P2=U2I2,则U1I1=U2I2,所以I_1/I_2 =U_2/U_1 ,由U_1/U_2 =n_1/n_2 ,得I_1/I_2 =n_2/n_1 。 有多个副线圈时,有P1=P2+P3+…,故U1I1=U2I2+U3I3+…;将U1∶U2∶U3∶…=n1∶n2∶n3∶…代入得n1I1=n2I2+n3I3+… 易错警示 变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系,对于某时刻的瞬时值不成立。 2. 制约关系 (1)电压制约:输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比n_1/n_2 一定时,输出电压U2由输入电压U1决定,即U2=(n_2 U_1)/n_1 。 (2)电流制约 输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比n_1/n_2 一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=(n_2 I_2)/n_1 。而变压器副线圈中的电流I2由负载及电压U2确定,I2=P_2/U_2 。 (3)功率制约 ①变压器副线圈中的功率P2由负载决定,P2=〖P_负〗_1+〖P_负〗_2+…。 ②输入功率P入=P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
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