物理高考第一輪復(fù)習(xí)-交流電說(shuō)課講解

物理高考第一輪復(fù)習(xí)-交流電2．中性面

(1)定義：與磁場(chǎng)方向

的平面。

(2)特點(diǎn)：①線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量

，磁通量的變化率為

，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

。②線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，

經(jīng)過(guò)中性面。線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流的方向就改變一次。垂直最大零零兩次

(1)產(chǎn)生：當(dāng)閉合線圈由中性面位置(圖10－1－2中O1O2位置)開(kāi)始在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間而變化的函數(shù)是正弦函數(shù)。圖10－1－23．正弦式電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律(2)變化規(guī)律：①電動(dòng)勢(shì)(e)：e＝

；②電壓(u)：u＝

；③電流(i)：i＝

。EmsinωtUmsinωtImsinωt1．正弦式電流的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)圖象(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))

規(guī)律

磁通量Φ＝Φm·cosωt＝BScosωt電動(dòng)勢(shì)e＝Em·sinωt＝nBSωsinωt函數(shù)圖象電壓電流物理量2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)(3)任意時(shí)刻線圈中產(chǎn)生的電流的大小和方向。(1)交變電流的最大值。3．由正弦交流電的圖象可信息獲取4．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式書(shū)寫(xiě)的基本思路

(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值。

(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。如：①線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt。②線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt。1.某線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻

速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖中信息可以判斷(

)ＣＤ次數(shù)1．周期和頻率一次周期性2．交變電流的四值

(1)瞬時(shí)值：它反映不同時(shí)刻交流電的大小和方向，正弦交流電瞬時(shí)值表達(dá)式為：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，u＝

。(應(yīng)當(dāng)注意必須從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))(2)最大值：也叫峰值，它是瞬時(shí)值的最大值，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

時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)最大，其值為Em＝

(轉(zhuǎn)軸垂直于磁感線)。Umsinωt平行nBSω?zé)嵝?yīng)交流的一個(gè)周期熱量有效值3．電感和電容對(duì)交變電流的影響

(1)電感器：①感抗(XL＝2πfL)：指電感線圈對(duì)正弦交變電流的阻礙作用。②作用：通

、通低頻、阻

。

(2)電容器：②作用：通

、阻低頻、隔

。直流高頻高頻直流[隨堂鞏固提升]1．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖10－1－9甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則(

)A．t＝0.005s時(shí)線框的磁通量變化率最大B．t＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為50Hz答案：ABD2.一個(gè)矩形線圈繞與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的OO′軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩條引線分別與A、B兩半圓銅環(huán)相連，兩個(gè)銅環(huán)通過(guò)滑動(dòng)電刷連入電路，電路中僅有一個(gè)電阻R。如圖所示，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)R的電流(D

)A．大小和方向都不斷變化B．大小不斷變化，方向從A→R→BC．大小和方向都不變D．大小不斷變化，方向從B→R→A3．如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)

電流的有效值為(

D

)1．構(gòu)造和原理(如圖所示)(1)主要構(gòu)造：由

、

和鐵芯組成。(2)工作原理：電磁感應(yīng)的

現(xiàn)象。原線圈副線圈互感不考慮銅損(線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱)、鐵損(渦流產(chǎn)生的焦耳熱)和漏磁的變壓器，即它的輸入功率和

相等。輸出功率2．理想變壓器4．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器的原、副線圈共用一個(gè)線圈，如圖A、B所示。

(2)電壓互感器：屬降壓變壓器，

在電路中，用測(cè)

，如圖所示。

(3)電流互感器：屬于升壓變壓器，

在電路中，用于測(cè)

，如圖D所示。并聯(lián)高電壓串聯(lián)大電流1．理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系基

本

關(guān)

系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率即P入＝P出電壓關(guān)系基

本

關(guān)

系電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中交流電的頻率相等即f1＝f2制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定2．關(guān)于理想變壓器的幾點(diǎn)說(shuō)明

(1)變壓器不能改變恒定的直流電壓。

(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率。

(3)理想變壓器本身不消耗能量。

(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值。

(5)當(dāng)原線圈中串聯(lián)電阻(或燈泡)時(shí)，U1為加在原線圈兩端的電壓，并不是電源的電壓。3．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題(1)匝數(shù)比不變的情況：③I2變化引起P2變化，P1＝P2，故P1發(fā)生變化。(2)負(fù)載電阻不變的情況：1．輸電導(dǎo)線上的能量損失主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為

。P損＝I2R線2．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流。由P＝UI可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，提高輸電的電壓，可以減小輸電電流。這兩種方法中，適用于遠(yuǎn)距離輸電的是

，即利用高壓輸電。

3．高壓輸電的原理由輸送功率P＝UI，其中U為

，I為

，因而當(dāng)輸送功率一定時(shí)，可以提高

，以減小

，則線路上的功率損耗P損＝I2R可大幅度減小，這是行之有效的方法。減小輸電電流輸電電壓輸電電流輸電電壓輸電電流(1)對(duì)高壓輸電問(wèn)題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”這樣的順序，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析。

(2)遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(如圖10－2－6所示)：圖10－2－6(3)解決遠(yuǎn)距離高壓輸電問(wèn)題的方法：①先畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，并在圖中標(biāo)出已知量和待求量；②抓住輸電的兩端——電源和用電器；分析一條線——輸電線；研究?jī)纱坞妷鹤儞Q——升壓和降壓；③以變壓器為界將整個(gè)輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路，各回路分別分析，注意原、副線圈的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率等于輸出功率的關(guān)系。