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'选修3-2交变电流章节复习课件 交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流简称：交流（AC）直流电流：方向不随时间变化的电流（DC）理解：方向随时间作周期性变化的电流一、交变电流的概念 二、交变电流的产生交流发电机模型 特点：2、导体边垂直切割磁感线1、磁通量为最小，Ф=0第二特殊位置：SB线圈中有感应电流方向：D—C—B—A （3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？丙转到丁呢？（4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？由a→b由b→a线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！ 过程分析在线圈由甲转到乙的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由a→b在线圈由丙转到丁的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？由b→a 线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？线圈转到什么位置，电流最大？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；线圈转到乙、丁位置时线圈中电流最大！线圈转动一周，多少次经过中性面?电流方向改变多少次?两次 1.中性面：垂直磁场方向的平面．（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零．（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．2.线圈平行与磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电动势最大。 思考：在线圈旋转至任何一个非特殊位置时的感应电动势如何计算？（V垂直以线圈从中性面转动为t=0时刻开始计时，经过t时间V 1、正弦交变电流的图象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt三、交变电流的图像和变化规律 三、交变电流的图像和变化规律2、交变电流的变化规律(1)感应电动势:(2)感应电流:(3)外电路电阻两端的电压:e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时)i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时)u=Umsinωt(从中性面开始计时)e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时)i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(从从B∥S开始计时)u=Umcosωt(从从B∥S开始计时) 三、交变电流的图像和变化规律3、交变电流的种类(1)正弦交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲 四、交流发电机1、构造2、种类①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子 1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是，属于正弦交变电流的是。tiABCDABDA 2一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是()：T1时刻通过线圈的磁通量为零；T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。D 复习1、什么是交流电？2、正弦式交流电的规律？从中性面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emsinωt电流瞬时值表达式：i=Imsinωtabcd从平行面开始计时：电动势瞬时值表达式：e=Emcosωt电流瞬时值表达式：i=Imcosωt其中：Em=NBSω=NφmωIm=Em/R总以下几种情况若B、N、S、ω相同，则Em相同： 2.1、如图所示，有一矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕O1、O2轴以同样的角速度匀速转动，那么此线圈在以O1、O2为轴分别旋转到线圈平面与磁场垂直时，所产生的感应电流之比为A、1∶2B、2∶1C、1∶4D、4∶1E、1∶1O1acdbO1O2B 5.2表征交变电流的物理量 一、描述电流变化快慢的物理量1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次． 二、描述交变电流大小的物理量线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势最大值：2、最大值(峰值)：1、瞬时值0t/sU/VUm电压最大值电压瞬时值 甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开3．有效值 我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我10分钟也把水烧开！我的电流是变化的我的电流有效值是3A 3．有效值（1）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值．（热效应相同）（2）说明：①交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值②有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的．③交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。注意：电容器的耐压值是交流的最大值。 (4)一般用电器上标注的额定值是有效值，而电容器上标注的是最大值4．平均值：计算通过某导体截面的电量一定要用平均值。(3)．正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系 课堂练习1、下列说法正确的是（）A．电流在一个周期内电流方向改变两次．B．电流的有效值是最大值的　　　倍．C．因为有效值表示交流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同．D．若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最小值是-10A．AB2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB 3、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率（）A．0.25PB．0.5PC．PD．2PB4、如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？5A 5.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。 7、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q 6.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；当t＝1／30s时，电动势的瞬时值 (3)电路中电压表和电流表示数各是多少。电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数(4)线圈每转过一周，外力所做的功。 例1：某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz，交流电压的有效值等于____V例2：图为一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值例3：电路两端的交流电压u=Umsin314t(V)，在t=0.005s时的电压为10V，则此时接在电路两端的电压表读数是_____V例4：一交流电压u=15sin100πt(V)，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，求该电阻R的阻值。有效值：E、I、U 5.3电感和电容对交变电流的影响 一、电感对交变电流的阻碍作用1.演示实验现象：2.感抗（1）反映电感对交变电流阻碍作用的大小。（2）影响感抗大小的因素接直流的亮些，接交流的暗些．结论：电感对直流电没有阻碍作用对交流电却有自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。*具体关系：交变电流频率越高，灯越暗 4、应用：（a）低频扼流圈：（b）高频扼流圈：3、特性：通直流、阻交流；通低频、阻高频低频扼流圈和高频扼流圈A、构造：线圈绕在铁芯上，匝数多B、作用：“通直流、阻交流”A、构造：线圈绕在铁氧体芯上，匝数少B、作用：“通直流、通低频，阻高频” 2.容抗（1）反映电容对交流的阻碍作用（2）影响容抗大小的因素电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。3.应用（1）隔直电容：隔直流，通交流。（2）高频旁路电容：让高频交流信号通过电容，而将低频信号送到下一级。作用：通高频，阻低频。*公式：通交流、隔直流，通高频、阻低频 小结：通直流，阻交流通低频，阻高频电容对交变电流的作用：通交流，隔直流通高频，阻低频电感对交变电流的作用：低频扼流圈（L大）高频扼流圈（L小）隔直电容器高频旁路电容器（C小） 例1、如图所示，从ab端输入的交流含有高频和低频成分，为了使R上尽可能少地含有高频成分，采用图示电路，其L的作用是________________，C的作用是__________。解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分，利用C“通高频、阻低频”的特点，使绝大部分高频成分从C流过。 练习1、如图所示，线圈L的自感系数和电容器的电容C都很小（如L＝100μH，C＝100pF）。此电路的主要作用是---------（）A．阻直流、通交流，输出交流B．阻交流、通直流，输出直流C．阻低频、通高频，输出高频交变电流D．阻高频、通低频，输出低频交变电流和直流电D 例2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流电阻）。（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则（）（2）将电源改为U＝220V的直流电源，则（）A．A灯比原来亮B．B灯比原来亮C．C灯和原来一样亮D．C灯比原来亮ACBC 送电过程在输电过程中，电压必须进行调整。 5.4变压器 变压器的结构闭合铁芯原线圈副线圈 1、示意图(1)闭合铁芯(绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其匝数用n1表示与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示与负载相连(4)输入电压U1输出电压U2一、变压器的构造原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽ 2、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘 原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量副线圈产生感应电动势在铁芯中产生变化的磁通量二、变压器的工作原理——互感现象副线圈有交流电原线圈产生感应电动势 ——互感现象变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽0ett1t2t3t4若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0 三、理想变压器——没有能量损失的变压器P入＝P出输入功率等于输出功率 原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有:U1=E1U2=E2四、理想变压器的变压规律I1U2U1n1n2I2R~原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽ 1、n2>n1U2>U1——升压变压器2、n2500×106/L。2、细胞分类在抽取积液后立即离心沉淀，用沉淀物涂片作瑞氏染色，肿瘤细胞应同时作巴氏染色和H-E染色检查。 腹水的实验室检查细胞学检查3、脱落细胞检查是判断良、恶性肿瘤及鉴别原发性、继发性肿瘤的重要依据。 腹水的实验室检查■寄生虫检查乳糜性腹水需要离心后查找微丝蚴，阿米巴病应查找阿米巴滋养体。 腹水的实验室检查细菌学检查对于渗出液应经无菌操作作离心沉淀，沉淀物涂片革兰染色，查找病原菌，并行细菌培养，如培养阳性行药敏试验 常见腹水的诊断现状和进展 漏出性腹水常见病因肝硬化、低蛋白血症、心力衰竭、三尖瓣关闭不全、缩窄性心包炎及Budd-Chiari综合征等。 漏出性腹水实验室检查特点1、漏出液常淡黄清亮，偶为假乳糜性，静置后不凝固，比重<1.018，Rivalta试验反应阴性，蛋白定量<30g/L，腹水血清免疫球蛋白含量比值<0.5，细胞计数<100×106/L，以淋巴细胞和间皮细胞为主。 漏出性腹水实验室检查特点2、1978年Hoefs提出了SAAG的概念，即血清白蛋白与同日内测得的腹水白蛋白之间的差值，是诊断门脉高压性腹水的最佳指标。SAAG≥11g/L提示门脉高压性腹水，SAAG<11g/L则为非门脉高压性腹水，其诊断准确率达到92-100%，敏感率94-97%，特异率为91%。而传统的以腹水蛋白总量为主要判断指标的渗漏出概念准确率仅为55.6-76%。腹水总蛋白>25g/L，且SAAG>11g/L提示Budd-Chiari综合征或心源性腹水，但随着肝硬化加重，其腹水总蛋白浓度可<25g/L。 渗出性腹水常见病因结核性腹膜炎、恶性肿瘤（男性以胃肠道肿瘤、淋巴瘤为主，女性以卵巢肿瘤居多）、结缔组织病、胰腺和胆系疾病、急性化脓性腹膜炎以及霉菌性、寄生虫性疾病。 渗出性腹水实验室检查特点1、渗出液可呈黄色浆液性、血性、脓性或乳糜性。比重>1.018，Rivalta试验反应阳性，蛋白总量>30g/L，腹水血清免疫球蛋白含量比值>0.5。胰性腹水，腹水淀粉酶升高，常大于1000U/L。胆汁性腹水或胆汁性腹膜炎腹水胆红素>120µmol/L，腹水/血清胆红素比值>1。 渗出性腹水实验室检查特点2、细胞计数>500×106/L，细胞种类多，以中性粒细胞为主见于化脓性腹膜炎和结核性腹膜炎早期；以淋巴细胞为主多见于慢性炎症，如结核、梅毒及肿瘤性腹水；嗜酸性粒细胞增多可见于气胸、血胸、过敏性疾病和寄生虫所致的积液；炎性腹水，除中性粒细胞升高外，常伴有组织细胞出现；浆膜受刺激或受损时，间皮细胞升高；狼疮性腹水可查见狼疮细胞。 渗出性腹水实验室检查特点3、ADA是嘌呤碱分解酶，在T细胞中活性较强，ADA>33/L可诊断结核性腹膜炎，准确率为98%，敏感性和特异性分别为94%和92%。 混合性腹水常见病因由于两种或两种以上病因导致的腹水，最常见的病因是漏出性腹水合并感染。 混合性腹水实验室检查特点外观多混浊，也有淡黄或透明，少数病人为血性腹水，Rivalta试验多为阳性。肝硬化腹水合并自发性细菌性腹膜炎时，腹水白细胞>500×106/L，多型核白细胞>50%，腹水培养有致病菌生长或涂片阳性可以确诊；腹水PH值<7.30，动脉血和腹水的PH梯度>0.1，腹水乳酸盐>0.63mmol/L,ADA升高，腹水鲎试验阳性。 血性腹水常见病因消化系统疾病如结核性腹膜炎、肝硬化、原发性肝癌，其他系统恶性肿瘤腹膜转移，血液病，妇科肿瘤，慢性肾功能不全，红斑狼疮等都可引起血性腹水。 血性腹水实验室检查特点腹水中红细胞计数>10×109/L称为血性腹水。癌性腹水红细胞常>100×109/L或红细胞与白细胞比值>10。 乳糜性腹水常见病因炎症：包括丝虫病、结核、胰腺炎等；肿瘤：恶性肿瘤是乳糜性腹水最常见病因，其中50%为淋巴瘤；0.5%的肝硬化腹水为乳糜性腹水；其他原因包括手术、外伤、右心衰和肾病综合征等。假性乳糜性腹水是由于细菌性腹膜炎或肿瘤引起细胞破坏，从而导致腹水浑浊呈乳糜样。 乳糜性腹水实验室检查特点1、Jahsman所描述过的乳糜特点现在仍然适用，包括：牛奶样外观、静置后有乳酪膜，没有沉渣，碱性，比重>1.012，总蛋白>3%，A>G，加入乙醚后腹水变清，SAAG较低，苏丹Ⅲ染色有脂肪球，脂肪含量0.4-4%，总固体量>4%，甘油三酯水平是血浆的2-8倍，这是诊断的主要指标。 乳糜性腹水实验室检查特点2、假性乳糜性腹水比重<1.012，静置后无乳酪膜，有沉渣，磷脂酰胆碱含量高，脂肪含量微量，总固体量<2%，蛋白含量0.1-3%，G>A，加入乙醚后无变化。 癌性腹水常见病因包括腹膜原发性肿瘤和各种转移癌。 癌性腹水实验室检查特点癌性腹水的检查方法多样，研究进展很快。1、癌性腹水比重>1.018，ASLR≥0.5，SAAG<11g/L，FA>500μg/L，溶菌酶<2.3mg/L，FDP（纤维蛋白降解产物）、SA、AAT增加都可以提示癌性腹水。此外，钙粘附素、整合素、选择素、FN、LN、总巯基物和多胺等指标在恶性腹水诊断中也有应用。 癌性腹水实验室检查特点2、肿瘤标记物CEA（癌胚抗原）的检测已被广泛应用，CEA为大分子物质，在血液中易被降解，恶性腹水中CEA较血中高。CEA与CA50、CA19-9联合检测以及CEAmRNA检测均能够提高诊断的敏感性。CEA>5ng/ml提示恶性腹水，胆固醇>1.21mmol/L时肿瘤的可能性大，二者联合检测可将诊断准确率提高到88%。CA（糖类抗原）是肿瘤表面的抗原，其中具有代表性的包括CA19-9、CA125、CA242、CA50H和CA724等。单一指标的诊断准确率、敏感性和特异性均不理想，联合检测多个指标有更高的诊断价值。 癌性腹水实验室检查特点3、端粒酶：端粒酶的激活是肿瘤的显著生物学特征，端粒酶阳性对鉴别良、恶性腹水的敏感性和特异性分别为76%和95.7%，诊断效能优于CEA。'