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交变电流的解释和例题

更新时间:2024-06-27 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

交变电流的解释和例题


交变电流是指大小和方向都随时间做周期性变化的电流。电流流动的方向则正好相反,从高电位处流向低电位处。通常,我们把这种周期性的电流流动叫作交变电流,简称交流电。交流电被广泛运用于电力的使用,例如电炉、电扇、电动机等等。eLV物理好资源网(原物理ok网)


【例题】一个理想变压器,原线圈输入电压为220V,副线圈输出电压为18V,若副线圈有10匝,则原线圈匝数为多少?eLV物理好资源网(原物理ok网)

【分析】eLV物理好资源网(原物理ok网)

根据理想变压器原副线圈电压之比等于线圈匝数之比,可求得原线圈匝数。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【解答】eLV物理好资源网(原物理ok网)

解:由题意得$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{n_{1}}{n_{2}}$,即$\frac{220}{18} = \frac{n_{1}}{10}$,解得$n_{1} = 100$匝。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【说明】eLV物理好资源网(原物理ok网)

本题考查理想变压器的工作原理,解题时要注意理想变压器原副线圈电压之比等于线圈匝数之比这一规律的应用。eLV物理好资源网(原物理ok网)

除了以上例题外,交变电流的考题还有很多,例如:eLV物理好资源网(原物理ok网)

【例题】一个电容器C和一个阻值R串联后接在交流电源上,已知电容器上方的电位高于下方的电位,则该电容器的电容C可能为( )eLV物理好资源网(原物理ok网)

A. 10μF B. 5μF C. 2μF D. 1μFeLV物理好资源网(原物理ok网)

【分析】eLV物理好资源网(原物理ok网)

根据电容器的特点可知,交流电的电流超前电压,电容器的电压高于电容器上的电位,所以电容器上的电位高于下方的电位时,交流电流应滞后于电压。根据电容器的容抗公式$X_{c} = \frac{1}{2\pi fC}$可知,电容器的容抗与频率成反比。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【解答】eLV物理好资源网(原物理ok网)

由于交流电的频率未知,所以无法判断电容器的电容大小。故ABC错误,D正确。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【例题拓展】一个电阻器标有“6V 3W”,将它接在交变电流中,若它产生的热量是原来的二分之一,求加在电阻器两端的交变电压的有效值。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【分析】eLV物理好资源网(原物理ok网)

根据功率公式$P = UI$和焦耳定律$Q = I^{2}Rt$可求得交变电压的有效值。eLV物理好资源网(原物理ok网)

【解答】eLV物理好资源网(原物理ok网)

解:根据功率公式$P = UI$可得:$I = \sqrt{\frac{P}{U}}$,根据焦耳定律$Q = I^{2}Rt$可得:$Q = I^{2}Rt$,当它产生的热量是原来的二分之一时,有:$\frac{Q}{Q_{原}} = \frac{I^{2}Rt}{I^{2}Rt_{原}} = \frac{t}{t_{原}}$,即$\frac{t}{t_{原}} = \frac{1}{2}$。由于电阻不变,所以时间减半。根据欧姆定律可得:$I = \sqrt{\frac{P}{U}}$,所以交变电压的有效值为:$U = \frac{IR}{t} = \sqrt{\frac{P}{t}} \times \sqrt{\frac{t}{t_{原}}} = \sqrt{\frac{P}{t_{原}}} \times \sqrt{\frac{1}{2}} = \sqrt{\frac{3}{6}} \times \sqrt{\frac{1}{2}} = \sqrt{\frac{3}{4}}V$。eLV物理好资源网(原物理ok网)

答:加在电阻器两端的交变电压的有效值是$\sqrt{\frac{3}{4}}V$。eLV物理好资源网(原物理ok网)


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