屆高三第一輪復(fù)習(xí)-交變電流

交變電流莊碧霞【知識要點】

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：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，簡稱交流電2、正弦交流電隨時間按正弦規(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)磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做勻角速轉(zhuǎn)動時，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始計時e=Emsinωti=Imsinωtu=UmsinωtEm=NBωS2、中性面：與磁場方向垂直的平面特點：①線圈通過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零；3、正弦交流電的圖象從中性面開始計時，交流電路中電動勢、電流、路端電壓隨時間變化如圖：②線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周兩次通過中性面，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、瞬時值反映不同時刻交流電的大小和方向表達(dá)式e=Emsinωti=Imsinωtu=Umsinωt我國生活中用的市電電壓為220V，其最大值為頻率為50Hz，電壓的瞬時表達(dá)式：u=311sin314t（V）2、最大值也叫峰值，它是瞬時值的最大者，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，交流電動勢最大，Em=NBωS。3、平均值⑴不能用算術(shù)平均法即：E=（E1+E2）/2來計算⑵在計算感應(yīng)電量時必須要用平均值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相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(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：通常所說的交流電壓、電流值，交流電表的測量值，用電器銘牌上所標(biāo)數(shù)值，計算交流電通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、發(fā)熱功率、保險絲的熔斷電流等，都指的是有效值。【典型例題】例1

如圖所示，正方形線圈abcd繞對稱軸OO′在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，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)瞬時感應(yīng)電動勢的表達(dá)式。

(2)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中的平均感應(yīng)電動勢。

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

例2

圖表示一個交流電隨時間變化的圖像，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)想讓此交流電通過一阻值為R的電阻，則在一個周期的時間內(nèi)，答：此交流電的有效值為5A，選項B正確。說明：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算有效值的大小。【反饋練習(xí)】1．一個按正弦規(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．該交流電流的瞬時值表示式為i=20sin0.02tAD．在t=T/8(T是周期)時刻，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，則其電動勢變?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)兩圖分別表示兩個交流電壓，比較這兩個交變電壓，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)磁場中，有一正方形閉合線圈，邊長為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，轉(zhuǎn)速為3000r/min。試求外界驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率。答案：32千瓦。6．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T的勻強(qiáng)磁場中，有一邊長為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的邊為軸在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)測得電阻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)電動勢的最大值；

(3)線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速；

(4)寫出感應(yīng)電動勢的瞬時表達(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)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為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60°。求：⑴此時發(fā)電機(jī)的電動勢為多少？電路中的電流為多少？R兩端的電壓為多少？⑵在此過程中通過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)繞在同一個閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器

作用：在輸送電能的過程中改變電壓

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

對理想變壓器有：P入=P出即：只有一只副線圈時I1U1=I2U2存在多只副線圈時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：理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的實際功率為36W，測得初級線圈的電流為I1=0.3A，求通過n3的負(fù)載R的電流I3

。例2：如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，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，I1將增大B．保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，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個電燈的規(guī)格完全相同，而且都在正常發(fā)光，下述說法正確的有

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，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