專題5-1交變電流單元知識(shí)脈絡(luò)與核心素養(yǎng)-

(-)本章知識(shí)脈絡(luò)(二)本章核心素養(yǎng)解析一、物理掛念——正確區(qū)分和應(yīng)用交變電流的"四值”.最大值最大值是指交變電流在變化過(guò)程中電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流所能達(dá)到的最大值，它反映的是交變電流大小的變化范圍。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向平行時(shí)，交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大。設(shè)線圈的噸數(shù)為N,面積為S，繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為⑶Em=NBSco,扁的大小與線圈的形狀、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)，在考慮電容器的耐壓程度時(shí)，應(yīng)注意交變電流的最大值。.有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)定義的，即在一個(gè)周期內(nèi)，能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流的數(shù)值，叫作該交變電流的有效值，它反映的是交變電流通過(guò)用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)強(qiáng)EU弱，常用一大寫(xiě)字母來(lái)表示，如￡、U、L正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是￡=提場(chǎng)、各種交變電流電氣設(shè)備上銘牌標(biāo)有的、交流電表所測(cè)的，以及在敘述中沒(méi)有特別說(shuō)明的交變電流的值,都是指有效值。在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、電功率以及確定電阻絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電流的有效值。總之，在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交流電路中電流表、電壓表的讀數(shù)也都是有效值。.瞬時(shí)值瞬時(shí)值是指交變電流在變化過(guò)程中某一時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的值，它反映的是某一時(shí)刻交變電流某物理量的大小，常用小寫(xiě)字母來(lái)表示，如e、〃、l當(dāng)從線圈平面與B的方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，設(shè)線圈平面與B的方向的夾角為仇瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式為e=E,?cosd當(dāng)以線圈平面與中性面平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，設(shè)線圈平面與中性面的夾角為夕，瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式為e=EmSin如在求發(fā)電機(jī)某一時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)、電流、輸出功率，用電器某一時(shí)刻電壓、電流、消耗功率時(shí)常用瞬時(shí)值。.平均值交變電流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸。軸)所圍的面積跟時(shí)間的比值，常用大寫(xiě)字母上加一Acf)橫線來(lái)表示，如反仄7。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q=無(wú)平均電動(dòng)勢(shì)區(qū)二電，平均電流7=不注意：Eh手，平均值不等于有效值2【例1】如圖所示，矩形線框匝數(shù)〃=250,曲二12cm,4d=10cm,電阻不計(jì)。線框置于8有T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)的軸以角速度4兀rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線框通過(guò)滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12C的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12V的翅泡L。(1)當(dāng)S接e時(shí)，電流表讀數(shù)為多少?R的熱功率為多大?10min內(nèi)外力對(duì)線框做功多少？(2)當(dāng)S接/時(shí)，頰泡閃光頻率為多大?通電10min,嵐泡發(fā)光總時(shí)間為多少？二、科學(xué)思維——理想變壓器問(wèn)題的分析思路具備了以下條件的變壓器稱為理想變壓器：(1)不計(jì)銅損，即變壓器的原、副線圈的內(nèi)阻很小，可以忽略，在有電流通過(guò)時(shí)認(rèn)為不產(chǎn)生焦耳熱。(2)不計(jì)鐵損，即變壓器鐵芯內(nèi)不產(chǎn)生渦流，無(wú)熱損耗。(3)不計(jì)磁漏，即原、副線圈中的磁通量總保持相同。解題思路：.小小―Uiu2u3思路(1):電壓思路：變壓器原、副線圈的電壓之比為正=6當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)溫=瓦=瓦=…思路(2)：功率思路：理想變壓器的輸入、輸出功率為尸入二尸出，即尸尸尸2：當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，PkP2+P3+…思路(3):電流思路：由/J知，當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，〃叱〃2/2+引3+…，對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器才有上能思路(4)：(變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題)制約思路：①電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比段一定，旦輸入電壓a確定時(shí).，原線圈中的電流人由副線圈中的輸出電流“決定，即/尸黑，可簡(jiǎn)述為“副制約原②負(fù)載制約：a.變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，=及2+…u2b.變壓器副線圈中的電流上由用戶負(fù)載電阻R2確定，/2=咫；C.總功率P總二P找+P2。思路(5)：輸配電原理思路：按“發(fā)電一升壓一輸電線一降壓-用電器”的順序或從“用電器倒推到發(fā)電”,以變壓器的鐵芯為界劃分為三個(gè)回路一步一步進(jìn)行分析。[例2][2016?天津高考]如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（）A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭夕向上滑動(dòng)時(shí)，尺消耗的功率變大B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭尸向上滑動(dòng)時(shí)，電流表Ai示數(shù)變大D.若閉合開(kāi)關(guān)S,則電流表Ai示數(shù)變大、Az示數(shù)變大【例3】如圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)〃尸〃4<〃2=〃3,四根模擬輸電線的電阻R、&、&、&的阻值均為R，Al、A2為相同的理想交流電流表，Li、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻Rl>2R,忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)4、6端接入低壓交流電源時(shí)0A.Ai、A2兩表的示數(shù)相同B.LhL2兩燈泡的亮度相同C.R消耗的功率大于當(dāng)消耗的功率D.R2兩端的電壓小于以兩端的電壓【例4】.[2016?全國(guó)卷1]一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻凡、R2和R3的阻值分別為3C、1Q和4Q,。為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為/；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4/。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為（）A.2B.3C.4D.5牛刀小試.如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭。來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R。和滑動(dòng)變阻器凡P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則（）A.保持Q的位置不動(dòng)，將。向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B.保持。的位置不動(dòng)，將尸向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C.保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D.保持夕的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小2.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈必cd,磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸00,線圈繞00勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示.矩形線圈他邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為匈，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓（）A.峰值是aB.峰值是2“C.有效值是乎NeoD.有效值是由Neo3.（2015?全國(guó)卷I）一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3：1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈?側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示.設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為公則（）A.U=66V,B.U=22V,k=fC.U=66V,&D.（7=22V,.如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)川=1100匝，副線圈的匝數(shù)〃2=110匝，Ro、R、/?2均為定值電阻，且R（）=R=R2，電流表、電壓表均為理想電表.原線圈接〃=220sin314/（V）的交流電源，起初開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài).下列說(shuō)法中正確的是（）A.電壓表的示數(shù)為22VB.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電壓表的示數(shù)變小C.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電流表的示數(shù)變大D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大.如圖所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度。繞他邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，線圈所圍面枳為S,線圈導(dǎo)線的總電阻為R」=0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng).則（）A.t時(shí)亥lj線圈中電流瞬時(shí)值表達(dá)式i=專4oscotB.線圈中電流的有效值/=