(江苏专用)2019高考物理三轮冲刺 第一篇 回归教材 十一 交变电流板块

十一、交变电流板块
基础回扣
1.交变电流的产生及图像
(1)中性面:线圈平面经过中性面时,磁通量最大,磁通量变化率最小,电流方向发生改变。

线圈绕轴转一周经过中性面两次,因此感应电流方向改变两次。

(2)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

(3)图像:如果线圈从中性面位置开始计时,其图像为正弦曲线。

如图(a)(b)所示。

2.周期和频率
(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T=。

(2)频率(f):交变电流在1 s内完成周期性变化的次数。

单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系:T=或f=。

3.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
(1)电动势e随时间变化的规律:e=E m sin ωt。

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=U m sin ωt。

(3)电流i随时间变化的规律:i=I m sin ωt。

说明:其中ω是线圈转动的角速度,E m=nBSω。

4.交变电流的“四值”
瞬时值常对应于通有交变电流的导体所受的安培力、霓虹灯的点亮等瞬间问题;平均值常与通过导体的电荷量,以及变化的感应电流受到的安培力的冲量对应;有效值常与交变电流通过导体产生的热量、电功、电功率,确定保险丝的熔断电流等对应;最大值常与电容器的击穿电压等问题对应。

5.电容与电感
6.理想变压器
(1)原理:电流磁效应、电磁感应。

(2)基本关系式 ①功率关系:P 入=P 出。

②电压关系:只有一个副线圈时,=;有多个副线圈时,===…。

③电流关系:只有一个副线圈时,=。

由P 入=P 出及P=UI 推出有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I n 。

7.几种“特殊变压器” (1)自耦变压器 (2)互感器
分为电压互感器和电流互感器,比较如下:
8.理想变压器动态变化的思路
U 1U 2I 2I 1
9.远距离输电
(1)能量关系,P=U1I1=U2I2=P用户+ΔP,ΔP=R,P用户=U3I3=U4I4
(2)电压关系,U2=ΔU+U3,ΔU=I2R
(3)变压关系,==,==。

回归小练
1.(源于人教版3-2第34页“问题与练习”)(2018江苏无锡高三期末)如图,单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动(按俯视沿逆时针的方向),某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°,从此时开始计时,流过边AB的电流随时间变化的图线是(以A→B→C→D→A为电流正向)( )
2.(源于人教版3-2第35页“思考与讨论”)(2017江苏南京、盐城一模)一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如图所示,在相同时间内电阻产生热量最大的是( )
3.(源于人教版3-2第43页“科学漫步”)(2018黑龙江哈尔滨第六中考前押题卷)在变电所里,需要用交流电流表去监测电路上的强电流,由于电网中的电流通常会超出一般电流表的量程,因此常使用电流互感器。

下列能正确反映电流互感器工作原理的是( )
4.(源于人教版3-2第45页“思考与讨论”)图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是( )
A.a是升压变压器,b是降压变压器
B.a是降压变压器,b是升压变压器
C.a的输出电压等于b的输入电压
D.a的输出电压等于输电线上损失的电压
答案精解精析
回归小练
1.D 线圈从图示位置开始转动时,磁通量增加,从左向右看,磁场方向向里,根据楞次定律,产生的感应磁场方向向外,则此时电流沿A→D→C→B→A方向,为负方向,线圈逐渐向中性面靠近,磁通量变化率不断减小,即感应电流不断减小,D正确。

2.D 由题图知,A、B项交流电的有效值为 A,C项中电流值为1.5 A,D项中有效值为2 A,故相同时间内电阻产生热量最大的是D项。

3.B 理想变压器的原副线圈的电流之比与匝数之比成反比,则电流互感器应串联接入匝数较多的线圈上。

同时一次绕组匝数很少,且串联在需要测量的电流的线路中。

故B正确。

4.A 因能量损失与输送电压的平方成反比,故为减小电路能量损耗,要用高压送电,到用户要进行降压,故a为升压变压器,b是降压变压器,故A项正确,B项错误;因电路导线有电阻,会有电压损失,故a的输出电压要大于b的输入电压,且a的输出电压减去输电线上的损失电压等于b的输入电压,故C、D项错误。