第3章 交變電流一、交變電流的四值及應(yīng)用交變電流的“四值”指的是峰值、有效值、平均值、瞬時(shí)值1峰值：EmnBS.在考慮電容器的耐壓值時(shí)應(yīng)根據(jù)交流電的最大值2有效值：正弦式交流電的有效值E、I；非正弦式交流電的有效值應(yīng)根據(jù)有效值的定義計(jì)算求電功、電功率，確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流，交流電表的測(cè)量值，交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓、額定電流以及不做特殊說(shuō)明時(shí)的交流電的電壓、電流均指有效值3瞬時(shí)值：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，有eEmsint.4平均值：n，.求一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)要用平均值，qtn.例1將交變電壓u220sin (100t) V接到“220V，100W”的燈泡兩端，若燈泡燈絲電阻保持不變，求：(1)通過(guò)燈泡電流的最大值；(2)燈泡的實(shí)際功率；(3)每秒鐘電流方向改變的次數(shù)；(4)通過(guò)燈泡電流i的瞬時(shí)值表達(dá)式答案(1)0.64A(2)100W(3)100次(4)i0.64sin (100t) A解析(1)交變電壓的有效值UV220V，燈泡的額定電壓為UL220V，因此恰好正常發(fā)光由“220V,100W”知該燈泡的電阻為RL484.通過(guò)燈泡電流的最大值為ImA0.64A.(2)燈泡的實(shí)際功率與額定功率相同，P100W.(3)周期T0.02s,1秒鐘電流方向改變的次數(shù)n22100(次)(4)通過(guò)燈泡電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImsint0.64sin (100t) A.針對(duì)訓(xùn)練1如圖1所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中(不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)中的一切摩擦)，求：圖1(1)通過(guò)電阻R的電荷量q；(2)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的外力所做的功W.答案(1)(2)(3)解析(1)在此過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量變化量BS，時(shí)間t，平均電動(dòng)勢(shì)為nnBS，平均電流為，通過(guò)R的電荷量qt.(2)在該過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的，QI2RT2R.(3)由于線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以外力做的功全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能，WI2(Rr)t.針對(duì)訓(xùn)練2如圖2所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為1，外接電阻R9，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BT，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：圖2(1)電路中交流電壓表和交流電流表的示數(shù)；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量答案(1)VA(2)C解析(1)EmNBS1000.052V50VE25V.電流表示數(shù)IA，電壓表示數(shù)UIR9VV.(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，N，又因?yàn)椋琿t，聯(lián)立得qC.二、電容器、電感器的應(yīng)用1電容器的應(yīng)用(1)隔直電容器圖3圖3(a)中的C1串聯(lián)在電路中，它的作用是“通交流、隔直流”，為了使交流成分都能順利地通過(guò)，容抗必須較小，應(yīng)選用電容較大的電容器(2)高頻旁路電容器圖(b)中的C2并聯(lián)在電路中，如果輸入端輸入的電流中包含有高頻和低頻兩種交流成分，該電容器的作用是“通高頻、阻低頻”，即對(duì)高頻電流起旁路作用，而讓需要的低頻信號(hào)輸入到下一級(jí)，一般取電容較小的電容器；如果輸入的電流是直流和交流兩種成分，該電容器的作用是濾去交流成分，把直流成分輸入到下一級(jí)，這時(shí)要選用電容較大的電容器另外，選用電容器還須注意它的耐壓值，以防被擊穿2電感器的應(yīng)用(1)低頻扼流圈：可起到“通直流、阻交流”的作用(2)高頻扼流圈：可起到“通直流、通低頻、阻高頻”的作用3電感和電容的組合應(yīng)用根據(jù)電感、電容對(duì)交變電流阻礙作用的特點(diǎn)，可以將兩者組合到一起來(lái)完成一定的任務(wù)(1)如果將電容與負(fù)載并聯(lián)，然后與電感串聯(lián)，就能更好的起到濾掉電流中交流成分或高頻成分的作用，如圖4所示(2)如果將電感與負(fù)載并聯(lián)，然后與電容串聯(lián)，就能更好的起到濾掉電流中直流成分和低頻成分的作用，如圖5所示圖4圖5例2如圖6所示，完全相同的三只燈泡的a、b、c分別與電阻R、電感L、電容器C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈泡的亮度恰好相同若保持交變電壓的有效值不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是()圖6A三燈亮度不變B三燈均變亮Ca亮度不變、b變亮、c變暗Da亮度不變、b變暗、c變亮答案D解析當(dāng)交變電流的頻率增大時(shí)，電感器的感抗變大，電容器的容抗變小，因此b變暗，c變亮，又電阻的大小與交變電流的頻率無(wú)關(guān)，故a燈亮度不變，所以選D.針對(duì)訓(xùn)練3如圖7所示，AO輸入的信號(hào)既有直流成分也有交流成分圖7(1)現(xiàn)要求信號(hào)到達(dá)BO端沒(méi)有直流成分，需要在AB端接入一個(gè)什么元件？該元件的作用是什么？(2)若要求信號(hào)到達(dá)BO端只有直流電壓，而沒(méi)有交流電壓，則應(yīng)在AB端接入一個(gè)什么元件？該元件的作用是什么？答案(1)電容器隔直流、通交流(2)電感線圈阻交流、通直流解析(1)因?yàn)锽O端不需要直流，只需要交流，故根據(jù)電容有“通交流、隔直流”的作用，應(yīng)在AB端接入一個(gè)電容器C.(2)因?yàn)锽O端不需要交流，只需要直流，故根據(jù)電感有“通直流、阻交流”的作用，應(yīng)在AB端接入一個(gè)電感線圈L.