高二物理交變電流知識(shí)點(diǎn)及習(xí)題

1、第一節(jié) 交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流。如圖15-1 所示（ b）、（ c）、（ e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（ a）、 (d)為直流其中（ a）為恒定電流。二、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。iiiiiotoot d oottt( a )( c )( d )( e )( b圖 15 11、產(chǎn)生：當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)圈，位于跟磁感線(xiàn)垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大

2、，但切割邊都未切割磁感線(xiàn)，或者說(shuō)這時(shí)線(xiàn)圈的磁通量變化率為零，線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3、規(guī)律：（ 1）、函數(shù)表達(dá)式：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則e=NBS sin t 。用 M 表示峰值 M =NBS則 e= Msin t 在純電阻電路中 ,電流 I=em sin t=I sin t，電壓 u=Usin t 。RmmR4、交流發(fā)電機(jī)（ 1）發(fā)電機(jī)的基本組成：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線(xiàn)圈（叫電樞）用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（ 2）發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫 轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫 定子第二節(jié)表征交變電流的物理量1、表征交變電流大小物理量瞬

3、時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值用小寫(xiě)字母x 表示， eiu峰值：即最大的瞬時(shí)值用大寫(xiě)字母表示，Um mmm= nsB m=m/ R注意：線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為 m=NBS ，即僅由匝數(shù) N，線(xiàn)圈面積 S，磁感強(qiáng)度 B 和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線(xiàn)圈的形狀及線(xiàn)圈是否閉合都是無(wú)關(guān)的。有效值：、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是=mI=I mU= U m 。222注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有=m， U= U m II m 的關(guān)系，非正弦（或

4、余弦）交流無(wú)此關(guān)系，2221但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m。、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒(méi)有特殊說(shuō)明的均指有效值。、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。、峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過(guò)電容器的耐壓值。交流的有效值是按熱效應(yīng)來(lái)定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來(lái)說(shuō)，其

5、有效值是一定的。而平均值是由公式n 確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來(lái)決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正t半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小為n 2Bs2nBsT，而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。在計(jì)算交流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用有效值，2而不能用平均值。在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說(shuō)明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值。、表征交變電流變化快慢的物理量m、周期 T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單

6、位：s .、頻率 f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.ot、角頻率：就是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.、角速度、頻率、周期，的關(guān)系 =2f= 2(a)Tm3、疑難辨析t交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值和穿過(guò)線(xiàn)圈面積的磁通量的變化率成正o比。當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，t=0 時(shí)，磁通量最大，應(yīng)( )b21圖 5為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線(xiàn)斜率為零）， t= T 時(shí)，磁通量為零，此刻變化率最大（切線(xiàn)斜率最大），因此4從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如圖 15-2（ a）（ b）所示分別是 = c

7、os t 和 e= sinmm t。第三節(jié)電感和電容對(duì)交對(duì)電流的作用1電感對(duì)交流有阻礙作用。電感對(duì)電流阻礙作用的大小用感抗來(lái)表示。感抗的大小與線(xiàn)圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率有關(guān)，線(xiàn)圈的感系數(shù)越大，電流的頻率越大。電感對(duì)交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。低頻扼流圈和高頻扼流圈低頻扼流圈高頻扼流圈構(gòu)造：線(xiàn)圈繞在鐵心上，匝數(shù)多，電阻小線(xiàn)圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少作用：“通直流、阻交流”通過(guò)低頻，阻高頻2電容器能通交流電容器有“通交流，隔直流”的作用。電容器對(duì)交流有阻礙作用。電容器對(duì)交流阻礙作用的大小用容抗來(lái)表示。影響容抗大小的因素： C和 f電容器的電容越大，電流頻率越大，容抗越小。第四節(jié)變壓器1

8、變壓器的構(gòu)造原線(xiàn)圈、副線(xiàn)圈、鐵心22變壓器的工作原理在原、副線(xiàn)圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。3理想變壓器磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒(méi)有能量損失，輸入功率等于輸出功率。4理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系：U 1/U 2= n 1/n 2說(shuō)明：對(duì)理想變壓器各線(xiàn)圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線(xiàn)圈的情況。 即有U 1U 2U 3=。 這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過(guò)每匝線(xiàn)圈n1n2n3的磁通量的變化率是相同的，每匝線(xiàn)圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線(xiàn)圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線(xiàn)圈內(nèi)阻不計(jì)的

9、情況下，每組線(xiàn)圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。5理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I /I= n/n1（適用于只有一個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器）122說(shuō)明：原副線(xiàn)圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線(xiàn)圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：11223344n213=n312U I= UI+ UI +U I+再根據(jù) U =U UUn1n1U4= n4 U 4可得出：n1n1 I 1 =n2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+6注意事項(xiàng)（ 1）當(dāng)變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比( n1 )確定以后 ,其輸出電壓U2 是由輸入電壓U1 決定的 (

10、即 U2= n2 U1) 但若副線(xiàn)圈上n2n1沒(méi)有負(fù)載 , 副線(xiàn)圈電流為零輸出功率為零, 則輸入功率為零 ,原線(xiàn)圈電流也為零,只有副線(xiàn)圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流 ,即有了一定的輸出功率，原線(xiàn)圈上才有了相應(yīng)的電流（I1= n2 I 2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（ P 入 =P 出）n1所以說(shuō)：變壓器上的電壓是由原線(xiàn)圈決定的，而電流和功率是由副線(xiàn)圈上的負(fù)載來(lái)決定的。第 五節(jié) 電能的輸送1. 輸電線(xiàn)上損失的電功率 P=I 2R=（ P 輸入 2/U 輸入 2） R 2遠(yuǎn)距離輸電示意圖I 2 I 線(xiàn) I 3U2 U 線(xiàn) +U3P2 P 線(xiàn) +P3輸電電壓提高到原來(lái)的n 倍輸電線(xiàn)上損失的電功率降為

11、原來(lái)的1/n 2第十章交變電流傳感器31如圖 10 1 12 所示，矩形線(xiàn)框置于豎直向下的磁場(chǎng)中，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與靈敏電流表相連，線(xiàn)框在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中線(xiàn)框平面處于豎直面內(nèi)下述說(shuō)法正確的是()A 因?yàn)榫€(xiàn)框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B線(xiàn)框通過(guò)圖中位置瞬間，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量最大C線(xiàn)框通過(guò)圖中位置瞬間，通過(guò)電流表的電流瞬時(shí)值最大D若使線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過(guò)電流表電流的有效值也增大一倍圖 10 1 12圖 101 13圖 10 1 14圖 10 1 15圖 10 1 162如圖 10 1 13 所示，矩形線(xiàn)圈abcd，面積為S，匝數(shù)為 N，線(xiàn)圈電阻為 R

12、，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸 P1和 P2 以相同的角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)， (P1以 ab 邊為軸， P2以 ad 邊中點(diǎn)為軸 )當(dāng)線(xiàn)圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò) 90的過(guò)程中，繞P1 及 P2 軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電的電流大小，電量及焦耳熱分別為I 1， q1， Q1 及 I 2， q2，Q ，則下面判斷正確的是()2A. 線(xiàn)圈繞 P1 和 P2 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是a b c dB q1q2 NBS/2R12122CI I (NBS)/ 2RD QQ(NBS) /2R3如圖 10 1 14 所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一單匝矩形導(dǎo)線(xiàn)框可繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸轉(zhuǎn)

13、動(dòng)在線(xiàn)框由水平位置以角速 勻速轉(zhuǎn)過(guò) 90的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量為q，已知導(dǎo)線(xiàn)框的電阻為R，則下列說(shuō)法中正確的是()A 導(dǎo)線(xiàn)框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時(shí)電流的方向?qū)l(fā)生改變B導(dǎo)線(xiàn)框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時(shí)電流的方向?yàn)閎adcC以圖中位置作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，該導(dǎo)線(xiàn)框產(chǎn)生的交流電瞬時(shí)值表達(dá)式為e qRsin tD題述過(guò)程中導(dǎo)線(xiàn)框上產(chǎn)生的焦耳熱2RQ q44如圖 10 115 所示，邊長(zhǎng)為 L 0.2 m 的正方形線(xiàn)圈 abcd，其匝數(shù)為 n 10、總電阻為 r 2，外電路的電阻為 R8， ab 的中點(diǎn)和 cd 的中點(diǎn)的連線(xiàn) OO 恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線(xiàn)上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 T，若線(xiàn)圈從圖示位置開(kāi)始

14、，以角速度 2 rad/s 繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷中正確的是()時(shí)刻，磁場(chǎng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，但此時(shí)磁通量隨時(shí)間變化最快A 在 t 4B閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e 0.8 sin 2t4時(shí)刻，電阻 R 上產(chǎn)生的熱量為 Q 3.2 10JC從 t 0 時(shí)刻到 t4D從 t 0 時(shí)刻到 t 4時(shí)刻，通過(guò) R的電荷量 q 0.02 C5在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)面積為 S 的矩形線(xiàn)圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的交流電電壓隨時(shí)間變化的波形如圖10 1 16 所示，線(xiàn)圈與一阻值 R 9的電阻串聯(lián)在一起，線(xiàn)圈的電阻為1則.()A 通過(guò)電阻 R 的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i 10sin 200

15、 t(A)4B電阻 R 兩端的電壓有效值為90 VC1 s 內(nèi)電阻 R 上產(chǎn)生的熱量為450 JD圖中 t 110 2 s 時(shí)，線(xiàn)圈位于中性面圖 10 1 17圖 101 18圖 10 119圖 101 206如圖 101 17 甲所示， 一矩形閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)， 從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化，在t 時(shí)刻 ()2A 線(xiàn)圈中的電流最大B 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零C線(xiàn)圈所受的安培力為零D 穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量的變化率最大17一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T(mén).從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)t

16、12T 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為 2 V ，則此交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為()2A 2 2 VB 2 VC. 2 VD. 2V8如圖 10 1 18 所示，邊長(zhǎng)為 L 的閉合正方形線(xiàn)框共有n 匝，總電阻為R.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框中心軸OO 與磁場(chǎng)方向垂直，線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，從線(xiàn)框平面平行于磁感線(xiàn)的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則 ()線(xiàn)框中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為nBL2 cos t t0 時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流值為nBL2/R 線(xiàn)框中電流的有效值為22cos t 線(xiàn)框中電流的頻率為22RnBLA BCD 9. 如圖 10 1 19 所示，單匝閉合線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方

17、向的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)框的最大磁通量為m，線(xiàn)框中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em，下列說(shuō)法中正確的是()A 在穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為mEm的時(shí)刻，線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為22B在穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為mEm 的時(shí)刻，線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為22C線(xiàn)框每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流方向改變一次D線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為Emm10.如圖 10 1 20 所示，面積為 S、匝數(shù)為 N、電阻為 r 的線(xiàn)圈固定在圖示位置，線(xiàn)圈與阻值為R 的電阻構(gòu)成閉合電路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R 的兩端； U 形磁鐵以線(xiàn)圈的中心軸線(xiàn) OO 為軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知U 形磁鐵兩極間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，取磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)到圖

18、示位置的時(shí)刻t 0.則()A 在 t 0 時(shí)刻，線(xiàn)圈處于中性面，流過(guò)電阻R 的電流為 0次B1 s 內(nèi)流過(guò)電阻 R 的電流方向改變 5C線(xiàn)圈匝數(shù)減少為原來(lái)的一半，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大到原來(lái)2 倍，電壓表讀數(shù)不變D在電阻 R 的兩端再并聯(lián)一只阻值為R 的電阻后，電壓表的讀數(shù)不變圖 10 121圖 10 122甲乙圖 10 1 2311某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖10 1 21 所示，下列說(shuō)法中正確的是()A 交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i 5cos 50 t(A)C在 t 0.01 s 時(shí)，穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈的磁通量最大D若發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈電阻為0.4，

19、則其產(chǎn)生的熱功率為5 W12如圖 10 122 所示，在兩平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力 )，當(dāng)兩板間加上交變電壓后，能使電子有可能做往返運(yùn)動(dòng)的電壓是()13正弦交變電源與電阻R、交流電壓表、交流電流表按照?qǐng)D101 23 甲所示的方式連接，R 200 圖.乙是交變電源輸出電壓 u 隨時(shí)間 t 變化的圖象則()A 交流電壓表的讀數(shù)是311 VB交流電流表的讀數(shù)是1.1 ACR 兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR 311costVD R 兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR 311cos 100 t V圖 10 1 24圖 10 1 25圖 10 1 2614(2009 重慶， 18)某實(shí)物投影機(jī)

20、有 10 個(gè)相同的強(qiáng)光燈 L L(24 V 、200 W) 和 10 個(gè)相同的指示燈X X(220 V 、2 W)，110110將其連接在 220 V 交流電源上，電路如圖10 1 24.若工作一段時(shí)間后L 2 燈絲燒斷，則 ()A X 1的功率減小， L1的功率增大BX 1的功率增大， L 1的功率增大CX 2的功率增大，其他指示燈的功率減小D X 2的功率減小，其他指示燈的功率增大615(2009 天津， 9) 如圖 10 1 25 所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線(xiàn)框abcd 全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框面積為 S，電阻為 R.線(xiàn)框繞與 cd 邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流的