屆高三第一輪復(fù)習(xí)-交變電流

交變電流莊碧霞【知識(shí)要點(diǎn)】

一、正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律二、表征交流電的物理量三、變壓器四、遠(yuǎn)距離送電L2第一課時(shí)交變電流的產(chǎn)生和描述一、交變電流1、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流電2、正弦交流電隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流，其圖象為正弦或余弦曲線。二、交變電流的產(chǎn)生1、產(chǎn)生：閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的軸線做勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生L1L2線圈平面與磁感線垂直位置開(kāi)始計(jì)時(shí)e=Emsinωti=Imsinωtu=UmsinωtEm=NBωS2、中性面：與磁場(chǎng)方向垂直的平面特點(diǎn)：①線圈通過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；3、正弦交流電的圖象從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，交流電路中電動(dòng)勢(shì)、電流、路端電壓隨時(shí)間變化如圖：②線圈平面每次轉(zhuǎn)過(guò)中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周兩次通過(guò)中性面，故一周里線圈中電流方向改變兩次三、描述交變電流的物理量1、瞬時(shí)值反映不同時(shí)刻交流電的大小和方向表達(dá)式e=Emsinωti=Imsinωtu=Umsinωt我國(guó)生活中用的市電電壓為220V，其最大值為頻率為50Hz，電壓的瞬時(shí)表達(dá)式：u=311sin314t（V）2、最大值也叫峰值，它是瞬時(shí)值的最大者，它反映的是交流電大小的變化范圍當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)最大，Em=NBωS。3、平均值⑴不能用算術(shù)平均法即：E=（E1+E2）/2來(lái)計(jì)算⑵在計(jì)算感應(yīng)電量時(shí)必須要用平均值⑶平均值不等于有效值4、有效值有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的讓交流和直流通過(guò)相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。正弦交流電的有效值跟最大值之間的關(guān)系是：通常所說(shuō)的交流電壓、電流值，交流電表的測(cè)量值，用電器銘牌上所標(biāo)數(shù)值，計(jì)算交流電通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、發(fā)熱功率、保險(xiǎn)絲的熔斷電流等，都指的是有效值。【典型例題】例1

如圖所示，正方形線圈abcd繞對(duì)稱(chēng)軸OO′在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中的位置是初始位置，轉(zhuǎn)數(shù)n=120r/min。若已知ab=bc=20cm，匝數(shù)N=20，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，試求：

(1)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。

(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

分析：根據(jù)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式可計(jì)算瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);e=BLvsinθ根據(jù)磁通量的平均變化率計(jì)算公式可計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；解：(1)N匝線圈從圖示位置在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為由①、②式得(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，線圈中發(fā)生的磁通量變化

例2

圖表示一個(gè)交流電隨時(shí)間變化的圖像，此交流電的有效值是分析：圖給出的是非正弦交流電，其周期是0.2s。此交流電在前半定義，設(shè)想讓此交流電通過(guò)一阻值為R的電阻，則在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，答：此交流電的有效值為5A，選項(xiàng)B正確。說(shuō)明：學(xué)習(xí)物理，要分清什么規(guī)律是普遍適用的規(guī)律，什么規(guī)律是特殊規(guī)律。例如，正弦交流電不同于其他交流電，它是按正弦規(guī)律變化的情況)就不能套用這個(gè)結(jié)論。但不論什么形式的交流電有效值的定義卻是相同的，都可以根據(jù)有效值的物理意義去計(jì)算有效值的大小?！痉答伨毩?xí)】1．一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交流電流，如圖所示，根據(jù)圖像可以知道A．該交流電流的頻率是0.02HzB．該交流電流的有效值是14.1AC．該交流電流的瞬時(shí)值表示式為i=20sin0.02tAD．在t=T/8(T是周期)時(shí)刻，該電流的大小與其有效值相等答案：D轉(zhuǎn)速提高1倍，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)榇鸢福篋

3．電路如圖所示，已知交流電源電壓u=200sin100πtV，電阻R=100Ω。則電流表和電壓表的讀數(shù)分別為

A．1.41A，200VB．1.41A，141VC．2A，200VD．2A，141V答案：B

4．如圖5-22所示的(a)、(b)兩圖分別表示兩個(gè)交流電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有共同的

A．有效值

B．頻率

C．最大值

D．均不一樣答案：BC

5.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一正方形閉合線圈，邊長(zhǎng)為20cm，匝數(shù)為100匝，總電阻為0.986Ω，繞垂直磁感線的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為3000r/min。試求外界驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率。答案：32千瓦。6．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一邊長(zhǎng)為20cm的10匝正方形線圈，線圈的總電阻為1Ω，線圈外接一阻值為9Ω的電阻。若以某一垂直于磁場(chǎng)的邊為軸在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得電阻R上的電功率為4.5W，試求：

(1)線圈中感應(yīng)電流的有效值；

(2)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；

(3)線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速；

(4)寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式。答案：(1)0.707安；(2)10伏；(3)5轉(zhuǎn)/秒(4)e=10sin10πt伏。例2：通過(guò)某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值I例3：交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R。當(dāng)線圈由圖中位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)60°。求：⑴此時(shí)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多少？電路中的電流為多少？R兩端的電壓為多少？⑵在此過(guò)程中通過(guò)R的電荷量q為多少？⑶R上產(chǎn)生電熱QR為多少？⑷外力做的功W為多少？⑸發(fā)電機(jī)的輸出功率為多少？第二課時(shí)變壓器、遠(yuǎn)距離輸電一、理想變壓器1．理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征

構(gòu)造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個(gè)閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器

作用：在輸送電能的過(guò)程中改變電壓

原理：利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象

特征：變壓器只能改變交變電壓

2．理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律

原線圈兩端加交變電壓U1

電磁感應(yīng)忽略原、副線圈內(nèi)阻(銅損)忽略鐵芯中的漏磁(鐵損)U1＝E1

U2＝E2

對(duì)理想變壓器有：P入=P出即：只有一只副線圈時(shí)I1U1=I2U2存在多只副線圈時(shí)I1U1=I2U2+I3U3+……n1I1=n2I2+n3I3+……注意：（1)變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定；（3）變壓器的輸入功率由輸出功率決定。（2）變壓器的輸入電流由輸出電流決定；例1：理想變壓器初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的實(shí)際功率為36W，測(cè)得初級(jí)線圈的電流為I1=0.3A，求通過(guò)n3的負(fù)載R的電流I3

。例2：如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則A．保持U1及P的位置不變，K由a合到b時(shí)，I1將增大B．保持U1及P的位置不變，K由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C．保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D．保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大答案：ABD二、電能的輸送1、輸送電能的兩個(gè)關(guān)鍵詞：⑴、輸送一定的功率⑵、減小輸電線上的電能損耗2、一張示意圖3、兩個(gè)關(guān)系⑴電壓關(guān)系⑵功率關(guān)系輸電線損失電壓降壓變壓器原線圈電壓升壓變壓器副線圈電壓例：設(shè)某發(fā)電站到用電區(qū)的輸電電阻R=10Ω,輸送功率為20000W,發(fā)電機(jī)的輸出電壓為500V.（1）試計(jì)算出輸電的效率(不考慮輸電線路的電抗引起的損耗).(2)若要求輸電的效率達(dá)到95%,則用來(lái)提高輸電電壓的升壓變壓器的原副邊的匝數(shù)比是多大?(3)若某用電區(qū)需要用電電壓為220V,求需要的降壓變壓器的原副邊的匝數(shù)比.1．在圖中，4個(gè)電燈的規(guī)格完全相同，而且都在正常發(fā)光，下述說(shuō)法正確的有

A．n1∶n2=1∶3B．n1∶n2=3∶1C．電源電壓的有效值為一個(gè)電燈額定電壓的4倍

D．電源的輸出能量與變壓器的輸出能量相等答案:BC【練習(xí)】答案：C4．遠(yuǎn)距離送電時(shí)，在輸送的電功率和輸電線電阻一定的條件下，輸電線上損失的電功率

A．與輸電電壓成正比

B．與輸電電壓的平方成正比

C．與輸電電壓成反比