(名师整理)最新高中物理高考《交变电流》专题复习精讲精练课件

解析 (1)全过程的线路图如图所示:
(2)升压变压器副线圈的输出电压U2=
n2 n1
U1=2
200
V
升压变压器副线圈的输出电流I2= n1 I1
n2
由P=U1I1,得升压变压器原线圈的输入电流
I1= P = 44103 A=200 A
U1 220
所以I2= n1 I1=20 A
n2
输电线路上的电压损失为
(2)规律
a.函数形式:若N匝面积为S的线圈以角速度ω绕垂直于磁场方向的轴匀速
转动,磁感应强度为B,从中性面开始计时,其函数形式为e=NBSω sin ωt,用
Em=NBSω表示电动势的最大值,则有e=Em
sin
ωt。其电流大小为i= e
R
=Em
R
sin ωt=Im sin ωt。
b.图像:用以描述正弦交流电电流随时间变化的规律,如图(a)所示。
2(R r)
求,则q=
I
×t=
N
ΔΦ
=
N
(BS
-
1 2
BS
)
=
NBS
,故B正确;电阻R产生的热量应该
Rr
R r 2(R r)
用有效值来计算,线圈由图示位置转过90°过程中,电阻R产生的热量为
π
NBSω 2(R r
)
2
R×
2 ω
=
N 2B2 4(R
S 2ωRπ r)2
,故C错误;线圈由图示位置转过60°时的电流
电容器两极板上积累 的电荷对向这个方向 定向移动的电荷的反 抗作用
在电路 中的 作用 特点
决定 因素
电能的 转化与 做功
对直流电、交流电均 有阻碍作用
只对变化的电流(如交 流电)有阻碍作用。可 分为:高频轭流圈,通低 频阻高频;低频轭流圈, 通直流阻交流
不能通恒定电流,能通 变化的电流。对直流 电的阻碍作用无限大, 对交流电的阻碍作用 随频率的降低而增 大。C较大的电容器:通 交流阻直流,C较小的电 容器:通高频阻低频
解析 设电流表的示数为I,理想变压器原、副线圈匝数之比为k,则副线圈
中的电流为kI,理想变压器副线圈两端的电压为U2=kI(R2+R),理想变压器原
线圈两端的电压为U1=U-IR1,理想变压器原、副线圈两端电压之比为UU12 =
U -IR1 =k,解得I=
U
,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,滑动
kI (R2 R)
例1 (2019江西盟校一联,16)如图所示,理想变压器a、b间输入一稳定的 正弦交流电,原线圈接有理想交流电流表A,副线圈接有理想交流电压表V, 当滑动变阻器的滑片向上滑动时,下列说法正确的是 ( )
A.电压表的示数不变 C.电流表的示数增大
B.电压表的示数增大 D.电阻R2的功率减小
解题导引
时,线路电流I= P
U
,输电线上损失的功率P损=I2R线=
P2 R线 U2
,可知P损∝U12
。
2.“线损”中U的含义
输电线上的功率损失P损=UI、P损=
P U
2
R、P损=U 2
R
中的“U”是指同一电
压吗?
a.P损=UI、P损=U 2 中,U是指输电线上损失的电压,相当于ΔU或U线,所以此公
R
式可写为P损=ΔUI=U线I、P损= (ΔU )2 =U线2 。
6
转动过程中产生电动势的有效值为E= Em = BSω ,所以电流的有效值为I= E
22
R
2
=
2BSω 2R
,故B正确;产生的热量Q=I2Rt=
2BSω
2R
·R·2π
ω
=πB2S 2ω
R
,故C错误;
从中性面开始转过 π 的过程中,通过导线横截面积的电荷量为q=I t= E t=
2
R
ΔΦ ×t= ΔΦ = BS ,故D错误。
k 2 (R2 R) R1
变阻器接入电路的电阻减小,电流表的示数为I增大,理想变压器原线圈两
端的电压为U1=U-IR1减小,理想变压器副线圈两端的电压减小,故电压表的
示数减小,电阻R2的功率P2=(kI)2R2增大,故C正确,A、B、D错误。故选C。
答案 C
考向二 电能的输送
1.高压输电原因
为减少输电线路上的电能损失,常采用高压输电,这是因为输送功率一定
为瞬时值,则符合瞬时值的表达式为i= NBSω ×sin ωt= NBSω ×sinπ =
Rr
Rr
3
3NBSω ,故D错误。
2(R r)
答案 B
考点二 变压器、电能的输送
考向基础
一、电阻、感抗与容抗
产生的 原因
电阻
感抗
容抗
定向移动的自由电荷 与不动的粒子间的碰 撞
电感线圈的自感现象 阻碍电流的变化
A.转过 π 时,线框中的电流方向为abcda
6
B.线框中感应电流的有效值为 2BSω
2R
C.线框转一周的过程中,产生的热量为 2πωB2S 2
R
D.从中性面开始转过 π 的过程中,通过导线横截
2
面积的电荷量为
BS 2R
解析 转过 π 时,线框中的电流方向为顺时针方向,即adcba,故A错误;线圈
解析 t1时刻,穿过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,电阻中 的电流最大,根据楞次定律,通过电阻的电流方向从右向左,A错误,B正确;t2 时刻,穿过线框的磁通量最大,线框产生的感应电动势为零,电阻中的电流 为零,C、D错误。
答案 B
考向二 交变电流的描述 一、正弦式交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较
RR
b.P损=
P U
2
R,U是指输送的总电压,即从发电站发出后,经过变压器升高后
的电压。 c.注意三个公式中U的不同,切记不要混淆。 3.输电过程的电压关系
4.输电过程功率的关系
例2 发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10 的升压变压器升压,经输电线路后, 再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户。 (1)画出全过程的线路图。 (2)求用户得到的电压和功率。 (3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。
(1)计算与电流热效应 有关的量(如功、功 率、热量等) (2)电器设备“铭牌” 上所标的一般是有效 值 (3)保险丝的熔断电流 为有效值
平
交变电流图像中图线 E=BL v
计算一段时间内通过
均 值
与时间轴所围的面积 与时间的比值
E =n
ΔΦ Δt
导体横截面的电荷量
I=
E R
r
二、有效值的计算 (1)各种交流电器设备上所标的额定电压和额定电流,一般交变电流表、电 压表测量的值均为有效值。 (2)求电功、电功率、焦耳热以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用 有效值计算。 (3)有效值的计算方法
UR=I2R=4 V 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为
I3=I2=20 A,U3=U2-UR=2 196 V 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为
U4= n4 U3=219.6 V,I4= n3 I3=200 A
n3
n4
用户得到的功率P4=U4I4=43.92 kW
(3)若不采用高压输电,线路损失电压为UR'=I1R=40 V,
3.表征交变电流的物理量 (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值。 (2)最大值:即最大的瞬时值。 (3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效 值。 (4)周期和频率:交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫周期;1 s内完 成周期性变化的次数叫频率。它们和角速度间的关系为ω=2π =2πf。
4(R r)2
D.当线圈由图示位置转过60°时的电流为 NBSω
2式电流,其电动势的最大值Em=NBSω,
电动势的有效值E= NBSω ,电压表的读数等于交流电路路端电压,且为有效
2
值,则U= NBSω ×R,A错误;求通过电阻R的电荷量要用交流电的平均电流
交变电流
考点清单
考点一 交变电流的产生及描述
1.交变电流
考向基础
如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交
变电流叫正弦式交变电流,如图(a)所示。
2.正弦式交变电流的产生和变化规律
(1)产生:在匀强磁场里,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的
是正弦式交变电流。
(1)电压跟匝数的关系: U1 = n1 。
U2 n2
(2)功率关系:P输入=P输出。 (3)电流跟匝数的关系:原、副线圈各有一个时, I1 = n2 。
I2 n1
根据以上关系有
①匝数比一定时,U2由U1决定。 ②匝数比一定时,输入电流由输出电流决定。 ③输入功率由输出功率决定。
④增加负载是增加用户,总电阻减小,而增加负载电阻是总电阻增加。
甲
乙
注:与电源相连的为原线圈,其余则为副线圈。 2.工作原理:根据电磁感应原理来改变交流电压。 3.理想变压器:不考虑铜损、铁损和漏磁的变压器,即它的输入功率和输出 功率相等。 4.几种常用的变压器 a.自耦变压器——调压变压器。
b.互感器 电 电压 流互 互感 感器 器 。
考向突破
考向一 变压器 理想变压器各量间的基本关系 理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内,变压器没有能量损失,输入功率等 于输出功率。
不论负载电阻R变化与否,U2都不会改变。
(2)输出电流I2决定输入电流I1,在输入电压U1一定的情况下,输出电压U2也 被确定。当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2 增大,则I1相应增大。因此在使用变压器时,不能使变压器副线圈短路。 (3)输出功率P2决定输入功率P1,理想变压器的输入功率与输出功率相等,即 P1=P2。在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则变压器 输出功率P2=I2U2减小,输入功率P1也将相应减小;当负载电阻R减小时,I2增 大,变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大。 利用上述因果关系,可解决变压器动态变化问题。