2019高中物理 第二章 交變電流章末復習課教案 教科版選修3-2

1、初高中精品文檔第二章交變電流鞏固層知識整合體系構(gòu)建核心速填一、交變電流的產(chǎn)生1產(chǎn)生：線圈在勻強磁場中繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動2表達式：eEmsin_t(或Emcos_t)，其中EmNBS.3表征交變電流的物理量(1)瞬時值：eEmsin_t(或Emcos_t)(2)峰值：EmNBS.2，IIm2，UUm2.(4)周期T與頻率f的關系：T或f.nt(3)有效值：根據(jù)電流的熱效應定義，正(或余)弦交流電E11fT(5)平均值：E.二、對交變電流阻礙的器件1電阻：與交流電的頻率無關2電容：通交流，隔直流，通高頻，阻低頻3電感：通直流，阻交流，通低頻，阻高頻三、理想變壓器1原理：互感現(xiàn)象歡迎使用下

2、載！EmU2n2I2n1(1)功率損失：P損Ir線2送2r線U(2)電壓損失：U損Ir線r線值與最大值之間的關系是EEm、U、I.mm初高中精品文檔UnIn2基本規(guī)律：11，12，R入P出3電能的輸送：P送P送U送提升層能力強化交流電的“四值”1.峰值峰值是指交流電在變化過程中電動勢、電壓、電流所能達到的最大值，它反映的是交變電流大小的變化范圍，常用大寫字母加下標m或max來表示，如Emax、Umax、Imax.當線圈平面與磁感應強度B的方向平行時，交變電流的電動勢最大設線圈的匝數(shù)為N，面積為S，繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角速度為，則EmaxNBS，Emax的大小與線圈的形狀、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸位置無關

3、，在考慮電容器的耐壓程度時，應注意交變電流的峰值2有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的，即在同一時間內(nèi)，能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交變電流的有效值，它反映的是交變電流通過用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領強弱，常用一大寫字母來表示，如E、U、I.正弦交流電的有效UI222各種交變電流電氣設備上銘牌標注的、交變電表所測的、以及在敘述中沒有特別說明的交變電流的值，都是指有效值在計算交變電流通過導體產(chǎn)生的熱量、電功率以及確定電阻絲的熔斷電流時，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，只能用有效值，交變電路中電流表、電壓表的讀數(shù)也都是有效值

4、3瞬時值瞬時值是指交流電在變化過程中某一時刻電動勢、電壓、電流的值，它反映的是某一時刻交變電流某物理量的大小，常用小寫字母來表示，如e、u、i.在求發(fā)電機某一時刻的電動勢、電流、輸出功率，用電器某一時刻電壓、電流、消耗功率時常用瞬時值4平均值常交變電流的平均值是交變電流圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，用大寫字母上加一橫線來表示，如E、U、I.求一段時間內(nèi)通過導體橫截面的電量時要用平均值q歡迎使用下載！EIt，平均電動勢EN，平均電流I.圖21為一個小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖，矩形線圈的長度為L1，初高中精品文檔tR其寬度為L2，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接

5、有一個阻值為R的定值電阻，線圈以角速度在磁感應強度為B的勻強磁場中繞與磁場方向垂直的對稱軸OO勻速運動，沿轉(zhuǎn)軸OO方向看去，線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，t0時刻線圈平面與磁感線垂直nBL1L22nBL1L2En.圖21(1)求線圈經(jīng)過圖示位置時，通過電阻R的感應電流的方向；(2)寫出線圈轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的瞬時值表達式；(3)求線圈從t0時所處的位置開始到轉(zhuǎn)過90的過程中的平均感應電動勢；(4)求線圈從t0時所處的位置開始轉(zhuǎn)過60時電路中的瞬時電流；(5)求線圈轉(zhuǎn)動一個周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量【解析】(1)根據(jù)右手定則可判斷，線圈中的電流方向是dcba，故通過電阻R的電流是自下而上(2)從中性面開

6、始計時，感應電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化，且最大感應電動勢EmnBL1L2，所以感應電動勢的瞬時值表達式enBL1L2sint.(3)由法拉第電磁感應定律有t2(4)由歐姆定律有i3nBL1L2eRrnBL1L2sinRr3Rr.(5)電動勢的有效值E2nBL1L22，電流的有效值I2nBL1L2Rr，n2B2L21L22RQI2RT.線圈轉(zhuǎn)動一個周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Rr2歡迎使用下載！2nBL1L23nBL1L2n2B2L21L22RRrRr2初高中精品文檔【答案】(1)自下而上(2)enBL1L2sint(3)(4)(5)針對訓練1(多選)如圖22所示，單匝矩形線圈放置在磁感應強度為B的

7、勻強磁場中，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導線的總電阻為R.t0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動則()圖22BSAt時刻線圈中電流瞬時值表達式iBSB線圈中電流的有效值IRRcostC線圈中電流的有效值I2BS2RB2S222RD線圈中消耗的電功率PEBSmCD回路中感應電動勢的峰值EmBS，電流的最大值ImRR，t0時線圈處R2R2于中性面位置，故瞬時值表達式iBSI2BSsint.電流有效值Im，PI2R2RU2n2I2n1B22S2，故A、B錯誤，C、D正確理想變壓器的分析1.兩個基本公式Un(1)11，即對同一變壓器的任意兩個

8、線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比(2)P入P出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和2需要特別引起注意的問題In(1)只有當變壓器只有一個副線圈工作時，才有U1I1U2I2，12.歡迎使用下載！(2)變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：P1U1I1n2U1n1/R，即在輸入電壓(3)當副線圈中有兩個以上線圈同時工作時，U1U2U3n1n2n3，但電流不可有1I初高中精品文檔2確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比式中的R表示負載電阻的阻值，而不是“負載”“負載”表示副線圈所接的用電器的實際功率實際

9、上，R越大，負載越??；R越小，負載越大這一點在審題時要特別注意I2n2n1，此情況必須用原、副線圈功率相等來求電流n2定，即U2n2U1n1n2中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1n2I2，可簡述為“副制約原”U2U1U2n2U2I22決定定決3變壓器動態(tài)問題n(1)電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(1)一定時，輸出電壓U2由輸入電壓U1決，可簡述為“原制約副”n(2)電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(1)一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈n1(3)負載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，P2P負1P負2；P變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓U2決定，即I2

10、2；總功率P總P線P2.動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：U1n1UP1P2I1U1I2U2P1I1U1R負載I2I1P1決定決定如圖23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法正確的是()圖23A當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，R1消耗的功率變大B當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大C當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大歡迎使用下載！初高中精品文檔D若閉合開關S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大B當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流減小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的

11、示數(shù)變大，選項A錯誤，B正確；當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，電流表A1示數(shù)變小，選項C錯誤；若閉合開關S，副線圈電路中總電阻減小，副線圈中的電流變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓減小，電流表A2示數(shù)減小；原線圈中的電流變大，電流表A1示數(shù)變大，選項D錯誤針對訓練2(多選)如圖24所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n11100匝，副線圈的匝數(shù)n2110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，且R0R1R2，電流表、電壓表均為理想電表原線圈接u220sin314t(V)的交流電源，起初開關S處于斷開狀態(tài)下列說法中正確的是()2V，A錯；當開關S閉合后，輸出功率圖

12、24A電壓表的示數(shù)為22VB當開關S閉合后，電壓表的示數(shù)變小C當開關S閉合后，電流表的示數(shù)變大D當開關S閉合后，變壓器的輸出功率增大22022BCD變壓器的輸入電壓的有效值為V，則副線圈兩端的電壓為V，根據(jù)串聯(lián)分22壓原理，開關S處于斷開狀態(tài)時，電壓表的示數(shù)為11增大，電壓表的示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，電流表的示數(shù)變大，故B、C、D對高壓輸電1.解題思路在遠距離輸送電能的過程中，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，發(fā)電機的總功率應等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(不考慮變壓器上的能量損失)2遠距離高壓輸電的電路圖和幾個基本關系(1)遠距離輸電電路圖歡迎使用下載！PP，PP，PPPPUIUUP

13、PPIRRRP2323U2U3R線UnI，UnIUnIUnI(3)電流、電壓關系UUU，III初高中精品文檔圖25123423線PUI，PUI，PUI111222333(2)功率關系4442222線2線線線損11233414422332線2線3UUUIR線23線線某小型水電站發(fā)電機輸出的電功率為100kW，輸出電壓為250V，現(xiàn)準備向遠處輸電，所用輸電線的總電阻為8，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，用戶獲得220V的電壓求應選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器(理想變壓器)?【解析】畫出高壓輸電線路圖如圖所示設升壓變壓器原線圈電流為I1，電壓為U1，有U1250VU

14、1250P100103I1A400A升壓變壓器副線圈電流為I2，當輸電線上損失功率為輸送功率的5%時，有PI2r線5%PI25%Pr線0.051001038A25An2I140016nI251因此升壓變壓器的匝數(shù)比12降壓變壓器副線圈中的電流為I4，用戶得到的功率PPP95%P又PU4I4U422095%P0.95100103所以I4A431.8An4I32510而降壓變壓器原線圈電流I3I225AnI431.8173所以，降壓變壓器匝數(shù)比34.【答案】歡迎使用下載！11731610U220初高中精品文檔一語通關求解遠距離輸電問題的一般思路(1)求解遠距離輸電的關鍵是熟悉輸電線路圖，并畫出示意

15、圖，把需要的物理量都標在圖中的相應位置上(2)分別在“三個回路”以及“兩個變壓器”上找各物理量的關系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識分析電壓關系和功率關系(3)在遠距離輸電問題中，也要時刻注意能量守恒這一線索，即發(fā)電機的總功率應等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(在不考慮變壓器自身的能量損失的條件下).針對訓練3交流發(fā)電機兩端電壓是220V，輸出功率為4400W，輸電導線總電阻為2.試求：(1)用戶得到的電壓和功率各多大？輸電損失功率多大？(2)若發(fā)電機輸出端用110的升壓變壓器升壓后，經(jīng)同樣輸電導線輸送，再用101的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和功率又是多大？【解析】(1)如圖，由PIU得：P4400IA20A由UU用IR得：用戶得到的電壓為U用UIR220V202V180V由PP用I2R得：用戶得到的功率為P用PI2R4400W2022W3600W輸電損失功率為P損I2R2022W800W(2)輸電線路示意圖如圖所示U2n2解得U2U1n222010n11U2Un根據(jù)理