交變電流 知識(shí)清單-2025年新高考物理復(fù)習(xí)

專題十三交變電流

考點(diǎn)/微專題高考真題精選近三年考頻

2023湖南T9,2022廣東T4,2021浙江6月T5,2021遼寧T5,

考點(diǎn)一交變電流的產(chǎn)生與描述12考

2019天津理綜T8

2023山東T7,2022湖北T9,2022福建T6,2021河北T8,2020

考點(diǎn)二理想變壓器遠(yuǎn)距離輸電15考

江蘇單科T2,2020課標(biāo)mT20

考點(diǎn)三電磁振蕩電磁波傳感器2020浙江1月T8,2022北京T132考

微專題22含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析2022天津T8,2022湖南T6,2021湖北T6,2021湖南T67考

考曷青革

考點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生與描述3.描述交變電流周期性的物理量

一、交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律（1）周期（T）:交變電流完成一次周期性變化

所需要的時(shí)間。

1.交變電流的概念：電流、電壓隨時(shí)間做周期性

（2）頻率（/）：交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周

變化,這樣的電流叫作交變電流。如圖（a）、

期性變化的次數(shù)。

（b）、（c）、（d）所示都屬于交變電流。其中按

正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電（3）周期和頻率的關(guān)系：1=彳或/=不。

4.正弦式交變電流產(chǎn)生過(guò)程中的兩個(gè)特殊位置

B00

圖示

2.正弦式交變電流的產(chǎn)生

o，

如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈從中性面開(kāi)始T,^

繞垂直于磁感線方向的軸。。'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就

位置中性面位置垂直于中性面位置

會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的感

磁感線垂直于線圈磁感線平行于線圈

應(yīng)電動(dòng)勢(shì):e=Emsin（x）to

◎二5S（最大）①二0（最?。?/p>

特

點(diǎn)e=0（最?。〆=NBSs（最大）

電流為0,方向改變電流最大，方向不變

0'

5年高考3年模擬A版高考物理

5.正弦式交變電流的變化規(guī)律(從中性面開(kāi)始廠知識(shí)拓展,-------------------------------

其他交變電流有效值的計(jì)算

計(jì)時(shí))

(1)計(jì)算有效值時(shí)要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”「相

同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，列式求解。

(2)分段計(jì)算熱量并求和得出一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱

量Q。

if

(3)利用公式Q=fRt和Q=——t可分別求得電流有效

R

值和電壓有效值。

(4)若交變電流圖像部分是正弦(或余弦)函數(shù)圖像，

則其中的;周期(必須是從零至最大值或從最大值至

零)和;周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值

與最大值間的關(guān)系/=%?=%分析。

72-J2

畫(huà)王如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，線圈在轉(zhuǎn)

動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的連

接。兩磁極之間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小為3,單匝線圈ABCD所圍的面積為

S、電阻為r,定值電阻的阻值為&其余電阻不

物理含義重要關(guān)系適用情況

計(jì)，交流電壓表為理想電表。線圈以角速度。

交變電流某e=Emsin計(jì)算線圈某時(shí)刻

瞬時(shí)值繞。?！S逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果以圖示位置為

一時(shí)刻的值i=Isin(ji)t的受力情況

m計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則()

E=NBSa)

最大的瞬m討論電容器的擊

峰值E

時(shí)值I二」穿電壓

R+r

交變電流圖

-N①

像中圖線與E=N~~計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)

A力

平均值時(shí)間軸所圍通過(guò)導(dǎo)體橫截面A.圖示時(shí)刻電壓表示數(shù)為BSM

-E

的“面積”與I-----的電荷量通過(guò)電阻的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為力=

R+rB.A

時(shí)間的比值BS(o

------sincot

①交流電表的測(cè)量R+r

E

E=—結(jié)果；②保險(xiǎn)絲的C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90。的過(guò)程中，通過(guò)電阻

跟交變電流行

熔斷電流；③計(jì)算

的熱效應(yīng)等U尺的電流平均值為盆)

有效值u=—電功、電熱、電功

效的恒定電72

率;④電器銘牌上

流的相關(guān)值D.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90。的過(guò)程中，電阻R上

I=-標(biāo)的值(如額定電

垃TTRB2S2CO

壓、額定功率等)產(chǎn)生的焦耳熱為

2(R+r)2

?解析電壓表示數(shù)為電阻R兩端電壓的有效

專題十三交變電流131

ER-J2BSMR(3)電容器的作用：通交流、隔直流，通高頻、

值，。=m,A錯(cuò)誤。圖示位置

氏氏+r)2(R+r)阻低頻。

為垂直于中性面位置，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的考點(diǎn)?理想變壓器遠(yuǎn)距離輸電

瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emcosa)t=BSo)cos碗，通過(guò)電一、理想變壓器

BSs1.構(gòu)造與原理

阻7?的電流瞬時(shí)值表達(dá)式i=------cosM,B錯(cuò)

R+r(1)構(gòu)造:如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和

誤。線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90。的過(guò)程中，產(chǎn)生的繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的。

二、工否,不、①

感應(yīng)電L動(dòng)勢(shì)平均值為B——S=-2-B-S-c-o，貝m寸通N

△tFIT

2G

過(guò)電阻R的電流平均值/=且=正

R+r"(R+r)

確。線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90。的過(guò)程中，電阻A

DO,j

(2)工作原理:電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象。

上產(chǎn)生的焦耳熱Q=PR?4,其中/=——,

氫(R+r)

加=3,聯(lián)立解得Q=FRB"2?,D錯(cuò)誤。

2M4(7?+r)

I?答案C

?補(bǔ)充設(shè)問(wèn)計(jì)算線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90。的

過(guò)程中，流過(guò)電阻盤(pán)的電荷量q。

2.理想變壓器的基本關(guān)系

設(shè)問(wèn)解析由電流的定義式可得q=/加，平均

理想沒(méi)有能量損失(銅損、鐵損)，原、副線圈電流

E—k①

電流片標(biāo)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公后,聯(lián)立解得變壓器產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線全部集中在鐵芯中

功率原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，

\①_BS若為"匝線圈，味"黑=藍(lán)!。關(guān)系?人=電

~R^r~R^°電壓U,n,

泰關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,==」

三、電感器和電容器對(duì)交變電流的影響u2n2

1.電感器對(duì)交變電流的影響/,電

(1)只有一個(gè)副線圈時(shí):丁=一

(1)感抗：電感器對(duì)交變電流的阻礙作用的電流幾1

關(guān)系(2)有多個(gè)副線圈時(shí)，由P人得：/也=

大小。

IU+/U3+…或乙%=In+In+,t,

(2)感抗的影響因素:線圈自感系數(shù)越大，交2232233

變電流頻率越高，感抗越大。隨叵如圖甲所示，交流電源通過(guò)一理想變壓

器給一個(gè)小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所

(3)電感器的作用:通直流、阻交流，通低頻、

阻高頻。示的交變電壓時(shí)，額定功率為25W的小燈泡恰

好正常發(fā)光，已知正常工作時(shí)燈泡的電阻為

2.電容器對(duì)交變電流的影響

(1)容抗：電容器對(duì)交變電流的阻礙作用的100Q,圖中電壓表為理想電表。下列說(shuō)法正確

大小。的是()

(2)容抗的影響因素：電容越大，交變電流頻

率越高，容抗越小。

1325年高考3年模擬A版高考物理

(2)互感器

電壓互感器電流互感器

\\\^4r^

A.變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=原理圖

22072sinlOiri(V)

B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為22:5

原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中

C.電壓表的示數(shù)為220V

副線圈的連接連接電壓表連接電流表

D.變壓器的輸入功率為110W

將高電壓變將大電流

互感器的作用

27r為低電壓變成小電流

解析由題圖乙可知o>=—=IOOTTrad/s,原

利用的公式4-2IyTiy—12n2

線圈兩端電壓的最大值為220至V,則變壓器輸U(kuò)2n2

入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=22Q二、遠(yuǎn)距離輸電

sin100m(V),故A錯(cuò)誤。變壓器輸入電壓的有1.遠(yuǎn)距離輸電基本電路圖

效值5=220V,電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電

壓，根據(jù)P==，解得U,^=/PR=50V,則

R

nUi2.遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系

U燈=5。V,則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比「}二」

曲U2(1)功率關(guān)系:？=22,03=尸4,3=P損+B。

22

二5,故B正確，C錯(cuò)誤。理想變壓器的輸入功

(2)電壓、電流關(guān)系:

〃4/

U2n211U43

率與輸出功率相等，即理想變壓器的輸入功率

“2=AU+U3」2=I線=13。

為25W,故D錯(cuò)誤。

“P,P3U2-U3

I?答案B(3)輸電電流:/線=萬(wàn)=萬(wàn)=

U2

3.兩種特殊的變壓器

(4)輸電線上損耗的電功率：0損=/線AU=

(1)自耦變壓器2

口

2_(P2

自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)只有一個(gè)線圈，其/線R線=萬(wàn)尺線0

2)

中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接

3.減少輸電線上電能損耗的方法

不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以降壓(如圖1)也可以升

(1)減小輸電線的電阻。由R線=/(知，可加

壓(如圖2),變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器

均適用。

大輸電線的橫截面積、采用電阻率小的材料

做輸電線。

(2)減小輸電線中的電流。在輸電功率一定

的情況下，根據(jù)P2=線知,要減小電流,必

專題十三交變電流133

須提高輸電電壓。當(dāng)輸電功率及輸電線的電訴P2r

至i]的電功率尸用=P-P損=P-故D錯(cuò)誤。

nlU\

阻一定時(shí)，由P損=[A]R線知,輸電電壓增大

I?答案AC

到原來(lái)的九倍，輸電線上損耗的功率就減小考點(diǎn)導(dǎo)電磁振蕩電磁波傳感器

到原來(lái)的1。一、電磁振蕩

n

1.振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化

陋叵(多選)如圖所示為遠(yuǎn)距離高壓輸電示意

的電流。

圖，圖中升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)為小、%

2.振蕩電路:產(chǎn)生振蕩電流的電路。由電感線

原線圈接發(fā)電站的電壓為d,電功率為P,升壓

圈L和電容器C組成的電路，稱為L(zhǎng)C振蕩電

變壓器副線圈兩端的電壓為5,輸電導(dǎo)線的總

路(如圖所示)。

電阻為J升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變

壓器，下列說(shuō)法正確的是()

3.電磁振蕩的概念:在LC振蕩電路中，電容器

3E^JI0不斷地放電和充電，就會(huì)使電容器極板上的

升壓變壓器降壓變壓器

nP電荷量g、電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E、電路中的

A.輸電線上的電流大小/=」7r

n2LJx電流％、線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B周期性地變

n.Pr化，這種現(xiàn)象就是電磁振蕩。

B.輸電線上損失的電壓U損=七

、幾2〃24.電磁振蕩的周期與頻率

<nPV

C.輸電線上損失的功率匕員=」r⑴周期：7=2言歷。

{n2UJ

頻率:六——

nlP2(2)o

D.用戶得到的電功率尸用=P-jr

嗚

45.電磁振蕩的變化規(guī)律

I?解題指導(dǎo)解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題一定要理清

(1)振蕩電流、上極板電荷量隨時(shí)間變化的圖像

三個(gè)回路:①電源和升壓變壓器原線圈所在的

回路;②升壓變壓器副線圈(相當(dāng)于電源)和輸

電線以及降壓變壓器原線圈所在的回路;③降

壓變壓器副線圈(相當(dāng)于電源)和用戶所在的

回路。

U1n1

I?解析對(duì)于理想變壓器有77=」,。=UJ=

U2〃2(a)以逆時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎?/p>

np

U,/,聯(lián)立解得/=^,故A正確；輸電線上損失

“2U[

n}Pr

的電壓為U損=0=)7，故B錯(cuò)誤；輸電線上損(b)圖中q為上極板的電荷量

n2Ux

(nP\2

失的功率P損=/「=卜」r,故C正確；用戶得

(^34)5年高考3年模擬A版高考物理

(2)各物理量隨時(shí)間的變化情況同(都等于光速)。

TTTT3T3T(3)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,

時(shí)間0—————>T

44'22'44其速度是不同的，頻率越高，波速越小。

工作

放電過(guò)程充電過(guò)程放電過(guò)程充電過(guò)程(4)〃=A/,/是電磁波的頻率。

過(guò)程

3.電磁波的特性及其應(yīng)用

qg.—o0一4mo一心

波動(dòng)性與

EE「OOf電磁波譜產(chǎn)生機(jī)理特征

粒子性

U4-0Of*一。0-4

振蕩電路中自由

i。一)-0Of波動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)

無(wú)線電波電子的周期性運(yùn)

B。一圓。一線生衍射等

動(dòng)產(chǎn)生

電場(chǎng)能一磁場(chǎng)能一電場(chǎng)能一y磁場(chǎng)能一

能量紅外線熱效應(yīng)強(qiáng)

磁場(chǎng)能電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能

波

可見(jiàn)光原子外層電子受引起視覺(jué)粒

子

6.LC振蕩電路充、放電過(guò)程的判斷方法動(dòng)

性

激發(fā)而產(chǎn)生性

化學(xué)效應(yīng)、熒光增

減

(1)根據(jù)電流流向判斷:當(dāng)電流流向帶正電的紫外線強(qiáng)

效應(yīng)強(qiáng)，殺菌弱

極板時(shí)，電容器極板上的電荷量增加,磁場(chǎng)能'.

原子內(nèi)層電子受

向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過(guò)程;反之，當(dāng)電流流X射線穿透性強(qiáng)

激發(fā)而產(chǎn)生

出帶正電的極板時(shí)，電容器極板上的電荷量減

原子核受激發(fā)而

T射線穿透能力最強(qiáng)

少,電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過(guò)程。產(chǎn)生

(2)根據(jù)物理量的變化趨勢(shì)判斷:當(dāng)電容器極三、傳感器

板上的電荷量q(電壓U、場(chǎng)強(qiáng)E)增大或電流常見(jiàn)敏感元件

“磁感應(yīng)強(qiáng)度8)減小時(shí)，處于充電過(guò)程;反(1)光敏電阻

之，處于放電過(guò)程。①特點(diǎn):被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化。

(3)根據(jù)能量判斷:電場(chǎng)能增加時(shí)處于充電過(guò)②作用:把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這

程，磁場(chǎng)能增加時(shí)處于放電過(guò)程。個(gè)電學(xué)量。

二、電磁場(chǎng)與電磁波(2)熱敏電阻

L麥克斯韋電磁場(chǎng)理論①特點(diǎn):溫度變化時(shí)電阻隨之變化。

或

，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定電場(chǎng)②作用:把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電

-的磁學(xué)量。

麥場(chǎng)產(chǎn)非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)

克

生電」周期性振蕩的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的(3)霍爾元件

斯

韋場(chǎng)電場(chǎng)

電①霍爾電壓:UH-Jo

磁a

變化代均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)

場(chǎng)②作用:把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓

理的電

論*非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

場(chǎng)產(chǎn)這個(gè)電學(xué)量。

一

生磁/周期性振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的,

(4)電阻應(yīng)變片

場(chǎng)磁場(chǎng)

①作用:把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這

2.電磁波

個(gè)電學(xué)量。

(1)電磁場(chǎng)在空間由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播,形

②電子秤的工作原理

成電磁波。電磁波是橫波。

［金屬梁］］金屬梁］］應(yīng)變片］［應(yīng)變片兩［輸出兩個(gè)］

(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳自由端H發(fā)生彎H的電阻卜端電壓變電壓的差

播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相［受力/j］曲11變化)［化.kI

專題十三交變電流135

微專題

4.等效電源的建立

微專題（含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

理想變壓器中與原線圈串聯(lián)的定值電阻阻值為

一、含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析方法

9,交流電源輸出電壓為。，設(shè)原線圈、副線圈的

1.含義：由于變壓器的匝數(shù)比或電路的負(fù)載等

變化，引起電路中各物理量的變化的動(dòng)態(tài)問(wèn)匝數(shù)之比」=4,將變壓器、定值電阻R。與原交

n2

題的分析。

流電源看成一個(gè)整體，等效為一個(gè)新的電源,則

2.理想變壓器的制約關(guān)系

URn

一（1）輸入電壓5由電源決定新電源的電動(dòng)勢(shì)￡'=；,新電源的內(nèi)阻r'=U。

kk-

電壓（2）%=以■=輸出電壓。2由輸入電壓口和證明：如圖所示,

設(shè)原線圈兩端的

原、副線圈匝數(shù)比共同決定__________________

/\=尸由0原線圈的輸入功率尸人由副線圈的輸電壓為■,通過(guò)

功率

出功率P出決定它的電流為人，副

線圈兩端的電壓

/1=—/。=原線圈中電流/］由副線圈中電流，

電流?1為a,通過(guò)它的

和原、副線圈匝數(shù)比共同決定電流為，2,副線圈等

效

3.等效電阻的建立負(fù)載電阻為工與電

源

在只有一個(gè)副線圈的理想變壓器電路中，設(shè)原線圈串聯(lián)的定

n,值電阻阻值為

原線圈、副線圈的匝數(shù)之比」=仙負(fù)載電阻為

n2此，變壓器原、副

R,則變壓器和負(fù)載電阻整體可以等效為一個(gè)線圈匝數(shù)分別為由、以。將變壓器、定值電阻

新電阻，其阻值？=*凡

Ro與原交流電源看為一個(gè)整體，等效為一個(gè)

證明：如圖所示,新的電源,設(shè)新電源的電動(dòng)勢(shì)為E',新電源等

設(shè)原線圈兩端的效內(nèi)阻為作出等效后的電路圖。

電壓為a,通過(guò)由閉合電路歐姆定律得①

它的電流為，，副

由串聯(lián)電路的規(guī)律得U1=UT\/；設(shè)」=上則

線圈兩端的電壓

n2

為“，通過(guò)它的

U、L［JRa…

斤二人丁二人,聯(lián)立各式，得U2=---I2-y②

電流為i2,副線圈

負(fù)載電阻為變

R,比較①②，得丁=:/=3。

壓器原、副線圈匝數(shù)分別為%、和。由歐姆定kk

二、解題方法

律可知丁=凡設(shè)原線圈、副線圈的匝數(shù)之比

121.程序法:此法常用于原線圈無(wú)串聯(lián)電阻情況。

Ui幾］/9

」=上根據(jù)變壓器規(guī)律可知/=」=仙,=5%U2

n2U2%6R負(fù)裴%=P,=/{2決定

“2------------------*

nU-決定

A}2

」=人聯(lián)立解得r=公&可以看成大小為kR（或/]=-12決定）

曲"1一

的等效負(fù)載電阻直接連在原線圈一側(cè)。PiJV或4）

5年高考3年模擬A版高考物理

（1）匝數(shù)比不變，負(fù)載電阻變化情況的分析

A.—不變B.：變大

思路A/I

C.電源的輸出功率減小D.電壓表示數(shù)減小

解析解法一（等效電阻法）

將變壓器和負(fù)載電阻整體

視為等效電阻，畫(huà)出等效電

n.

」不變，負(fù)載電阻R改變路圖，如圖所示。尺增大

n2

即A副增大，導(dǎo)致原線圈的

①a不變，根據(jù)4=到,輸入電壓%決定輸

輸入電流減小，輸入電壓增大；副線圈的輸出電

n2

流減小，輸出電壓增大，故電流表示數(shù)減小，電

出電壓心,可以得出不論負(fù)載電阻尺如何變

化，人都不變。壓表示數(shù)增大，。增大;a、6端電壓穩(wěn)定，原線圈

②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)/變化引起匕變

電流減小，故電源的輸出功率減小，因此B、C均

化,根據(jù)？=匕，可以判斷？的變化。

正確，D錯(cuò)誤。設(shè)原線圈的輸入電壓為《，輸入

③A變化,根據(jù)輸出電流12決定輸入電流h,

電流為A,變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為七則原

可以判斷，的變化。

線圈的輸入電壓U/kU

（2）負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變化情況的分析

思路原線圈的輸入電流I=不

k2

①■不變，氣發(fā)生變化，］LI