高中物理20个专题专题16：交流电.pdf

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高中物理选修3-2交流电

类型四：对正弦式交变电流的产生原理的理解，以及其四值运算、闭合电路欧姆定律的应用
• 例4.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( D )
• A.峰值是e0
• B.峰值是2e0
2
• C.有效值是 2 Ne0
• D.有效值是 2Ne0
• 2.矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说法正确的是( ABC)
• A.线圈平面与磁感线方向垂直
• B.线圈中感应电流的方向将发生改变
• C.通过线圈平面的磁通量最大
• D.通过线圈的感应电流最大
• （4）有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬时值 • ①使用交变电流的设备铭牌上标明的额定电压、额定电流是指有效值，交流电表测量的也是有效 • 值．提到交变电流的相关量，凡没有特别说明的，都是指有效值． • ②在研究电容器是否被击穿时，要用最大值（峰值），因电容器标明的电压是它在工作时能够承 • 受的最大值． • ③在研究交变电流的功率和产生的热量时，用有效值． • ④在求解某一时刻的受力情况时，用瞬时值． • ⑤在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电荷量时，
• 用平均值 q It
类型一：交变电流的产生及其变化规律
• 例1：一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4πrad／s匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示．则（ D ）
• A．交变电流的频率是4πHz • B．当t＝0时，线圈平面与磁感线平行 • C．当t＝0.5s时，e有最大值 • D．交变电流的周期是0.5s

2020 高中物理会考试卷及答案：第十六章交变电流

读万卷书行万里路1第十六章交变电流学校______________ 班级____________姓名______________ 学号____________一、选择题单选1、交流发电机工作时，产生的电动势为e=m εsin ϖt .若将电框的匝数和它的转速均加倍，则产生的电动势为：(A)2m εsint 2ϖ (B)2m εsin 2ϖt (C) 4m εsin t 2ϖ(D) 4m εsin 2ϖt2、如图所示的电流i 随时间t 做周期性变化的图像，下列描述正确的是（）(A)电流的大小变化，方向也变化，是交流电 (B)电流的大小变化，方向不改变，不是交流电 (C)电流的大小不变，方向不变，是直流电 (D)电流的大小不变，方向变化，是交流电读万卷书行万里路23、如图所示，某一线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流图像，从图中可知（） (A)在A 和C 时刻线圈处于中性面位置 (B)在A 和C 时刻线圈平面与磁场方向平行 (C)在B 和D 时刻线圈中的磁通量为零(D)在A 和C 时刻线圈中的磁通量的变化率为零4、一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁力线的轴匀速转动，若图所示为穿过线圈的磁通量随时间的变化图线，则下面说法正确的是： (A)t=0时，线圈平面与中性面垂直； (B)t=0.01秒时刻，磁通量的变化率最大； (C)t=0.02秒时刻，交流电电动势达到最大； (D)t=0.03秒时刻，交流电动势为零.5、一电阻接在20伏的直流电流上，消耗的电功率为10瓦特，把这一电阻接在某一交流电源上，若该交流读万卷书行万里路3电源的电压U 随时间t 变化的图像如图所示，则这一电阻消耗的电功率为： (A)5瓦 (B)7.07瓦 (C)10瓦 (D)14.1瓦6、如图所示，某交流电的电流─时间图线，该交流电的周期和有效值为（） (A)该交流电的周期为0.02s (B)该交流电的周期为0.04s (C)该交流电的有效值为102A (D)该交流电的有效值为10A7、如图所示，正弦交流电压U 的最大值为311V ，负载电阻为100Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电流表和电压表的读分别为（）(A)2.2A 311V (B)3.1A 311V (C)2.2A 220V (D)3.1A 220V8、一个接在某一直流电源上的电热器消耗的电功率为P 1，若把它接到电压最大值与直流读万卷书行万里路4电压相等的交流电源上，该电热器消耗的电功率为P 2，则P 1：P 2为（） (A)2：1 (B)1：2 (C)1：1 (D)1：29、如图所示的理想变压器，两个副线圈匝数分别为n 1和n 2，当把电热器接在ab ，使cd 空载时，电流表的示数为I 1；当把电热器接在cd ，而使ab 空载时，电流表读数为I 2，则I 1：I 2等于（） (A) n 1：n 2 (B) n 12：n 22 (C) n 2：n 1 (D) n 22：n 1210、如图所示，理想变压器的副线圈两端接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上，若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端电压U 与灯泡两端电压U 1之比为： (A)1：1 (B)2：1 (C)3：1 (D)4：1二、填空题1、____和____都随时间做周期性变化的电流叫做____，按____变化的电流叫正弦交流电。

高中物理正弦交流电公式

高中物理正弦交流电公式我们先聊聊它的波形，正弦波那叫一个优雅，光滑得就像一个舞者在优雅地旋转。

你能想象一下，那电流从零开始，慢慢上升，到达顶峰，又慢慢回落，再到达底部，再回到零。

这一整套动作，周而复始，简直就像是在唱一首动听的歌，简直让人陶醉。

要是把它画出来，你就会发现，它的样子跟个大浪一样，一波一波地翻滚，让人忍不住想跟着它一起摇摆。

这里面还藏着个小秘密，波形的高低，就是电压，波的宽度，就是频率，简直让人觉得好玩。

说到公式，那真是太重要了。

正弦交流电的基本公式就是：U=U₀sin(ωt+φ)。

哎呀，这里边的字母可都是有意思的。

U代表电压，U₀是最大电压，ω则是角频率，φ是相位角。

听起来像是一堆数学符号，但其实它们在背后讲的，都是电流的脾气。

你想啊，电压有高有低，它的变化也跟我们的情绪一样，有时候欢快，有时候低落。

这公式就像一本电流的日记，记录着它的一切心情。

说到这里，可能有小伙伴会问，为什么交流电非得是正弦的呢？正弦波在物理学里有个神奇的地方，能和很多东西结合得很好，特别是在电路中。

它的频率稳定，波形规则，算起来也简单，真是让人心里一阵暖意。

试想一下，要是电流是方波，突然一跳一跳的，电器肯定受不了，真是让人哭笑不得。

交流电的正弦形状就像是流动的水，柔和而又有力，不仅能推动电器运转，还能让生活变得更加顺畅。

哦，对了，交流电还有个有趣的特点，叫做“相位差”。

简单来说，就是两条电流波之间的时间差。

有时候电器需要不同的时间来启动，这就像一群人一起起床，有的人赖床，有的人早早就起了。

相位差能让电器的使用更加高效，真是个妙招，让人觉得科技就是这么贴心。

再说说交流电的用途。

你以为它只是给灯泡供电？那可就错了，交流电的应用范围广得很，家里的每一个角落都离不开它。

像是我们的手机充电器、电脑、甚至微波炉，都离不开交流电的滋润。

电力公司也是靠交流电来把电送到每家每户，简直就像是把能量派送到每个人的手里。

想想看，生活中这么多依赖交流电的东西，真是让人感慨万千。

高中物理交流电专题

高中物理交流电专题例1：给额定功率60W 、额定电压220V 的白炽灯加上如图所示的电压，恰使灯正常发光，则所加电压U 0的大小约为（） A. 220V B. 310V C. 350V D. 440V解：所加电压的周期为 20× 10 -3s = 8ms 设电灯的电阻为R ，加上图示的电压时的功率为P L ， P L t 2 = (U 02 /R)t 1 +0 (式中t 1 = 8ms t 2 =20 ms) 由题意 P L = (U 02 /R)t 1/t 2= U 额2 /R =60W U 02 = U 额2 t 2/t 1 =2202 ×20/8 =1102 ×10 ∴ U 0≈350V C例2:如图是一个理想变压器的电路图，若A 、B 两点接交流电压U 时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为： ( )A. 5 : 1B. 1 : 5C. 4 : 1D. 1 : 4U-3s解：设灯泡正常发光的电流为I ，则原、副线圈的电流分别为I 和4I ，如图示。

所以原、副线圈的匝数比为 4 1 C例3.如图所示，abcd 是交流发电机的矩形线圈, ab=30cm,bc=10cm, 共50匝, 它在B=0.8T 的匀强磁场中绕中心轴OO ′顺时针方向匀速转动，转速为480r/min,线圈的总电阻为r=1Ω,外电阻为R=3 Ω,试求: 1. 若线圈从图示位置开始计时,沿abcd的方向为正方向,画出交流电流的图象. 2. 线圈从图示位置转过1/4 转的过程中电阻R 上产生的热量和通过导线截面的电量3.电流表和电压表的读数4.从图示位置转过180°过程中的平均感应电动势解：从中性面开始计时有 e=E m sin ω t ，其中E m = NB ω S ，1 2ABω=2πn=2 π ×480/60=16π，∴ E m = NB ωS =60.3V ，I m = E m /（R+r ）=15.1A注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad 方向，与规定方向相反，为负值。

《高中物理课件：交流电路》

串联电路中的电流分配
探讨串联电路中电流分配的原理。
并联交流电路的等效阻抗与电流计算
1
并联电路特点
了解并联电路的特点和应用。
2
计算并联电路等效阻抗
教授如何计算并联电路的等效阻抗。
3
并联电路中的电流分配
探讨并联电路中电流分配的原理。
பைடு நூலகம்
正弦波
学习如何用正弦波表示交流电。
方波
了解方波表示交流电的特点。
三角波
探索三角波在交流电中的应用。
交流电的频率与周期
1
周期计算
2
学习如何计算交流电的周期。
3
频率定义
解释交流电频率的概念。
常见频率值
介绍常见交流电的频率范围。
交流电的均方根值
1 什么是均方根值？
讲解均方根值的定义和重要性。
2 均方根值的计算
3 复数的意义
了解复数表示法在交流电路分析中的应用。
电阻、电感、电容在交流电路中的作用
1
电阻
研究电阻在交流电路中的功率损耗。
电感
2
揭示电感在交流电路中的感应作用。
3
电容
探索电容在交流电路中的储能特性。
串联交流电路的阻抗与电流计算
什么是串联电路？
学习串联电路的定义和特点。
计算串联电路总阻抗
教授如何计算串联电路的总阻抗。
高中物理课件：交流电路
交流电路是高中物理中的重要知识点之一，通过本课件，你将深入了解交流电的特点、波形表示以及在电路中的作用等内容。
交流电的基本概念
1 交流电是什么？
了解交流电的定义和基本特点。
3 交流电的来源
揭开交流电的发电原理。

高二物理(交流电)

交变电流一．交变电流产生及规律：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流. 1．产生过程：如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：2．两个特殊位置及其特点：(1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时；(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零.(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变.3．交变电流的变化规律：图5－1－2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e－t和i-t 图象：当以线圈通过中性面为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=E m sinωt，其中E m=2NBL v=NBωS；i=I m sinωt，其中I m=E m/R。

4．表征交变电流的物理量（1）瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。

正弦交流电瞬时值的表达式为e=E m sinωtU=U m sinωt（2）最大值：交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面与磁力线平行时，交流电动势最大，E m＝NBSω，瞬时值与最大值的关系是：－E m≤e≤E m。

（3）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。

即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值。

正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：E=Em / U=Um/ I=Im/各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的值，都是指有效值。

（4）平均值：交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用e=nΔΦ／Δt计算（5）表征交变电流变化快慢的物理量①周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。

高中交流电有效值公式(一)

高中交流电有效值公式(一)高中交流电有效值公式在高中物理课程中，学生们学习了交流电的概念和相关特性。

其中，交流电的有效值是一个重要的概念，用于描述交流电的平均功率。

交流电的有效值交流电的有效值是交流电流或电压的有效值或平均值的大小。

在交流电中，电流和电压随时间变化，呈正弦曲线。

有效值是指在这个变化过程中，交流电流或电压的大小。

交流电的公式在分析交流电时，有一些常用的公式是非常有帮助的。

下面列举了几个与高中交流电有效值有关的公式：1.电压有效值公式：U eff=max√2–U eff：电压有效值–U max：电压的最大值2.电流有效值公式：I eff=max√2–I eff：电流有效值–I max：电流的最大值3.交流电功率公式：P=U eff×I eff–P：功率–U eff：电压有效值–I eff：电流有效值举例说明假设有一个交流电源的电压为220V，电流的最大值为10A。

现在我们来计算这个交流电的有效值和功率。

1.计算电压的有效值： $U_{eff} = $2.计算电流的有效值： $I_{eff} = $3.计算交流电的功率： $P = $因此，这个交流电的有效值为，功率为。

通过以上的例子，我们可以看到，使用交流电有效值公式可以很方便地计算交流电的相关参数，帮助我们更好地理解和分析交流电的特性。

以上是关于高中交流电有效值公式的简介和说明。

交流电的有效值是一个重要的概念，通过公式的运算可以计算出交流电的相关参数，加深对交流电特性的理解。

希望这篇文章对学生们在学习和掌握高中物理知识时有所帮助。

高中物理交流电知识点

高中物理交流电知识点在高中物理中，交流电是一个重要的知识点。

它不仅在理论上具有一定的深度和复杂性，而且在实际生活中有着广泛的应用。

接下来，让我们一起深入了解一下高中物理交流电的相关知识。

一、交流电的基本概念交流电，顾名思义，是指电流的大小和方向随时间周期性变化的电流。

与直流电不同，直流电的电流方向始终保持不变。

在交流电中，电流完成一次周期性变化所需要的时间称为周期，用 T 表示，单位通常是秒（s）。

而交流电在 1 秒钟内完成周期性变化的次数称为频率，用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。

周期和频率的关系是：f ＝ 1/T 。

我国民用交流电的频率是 50Hz ，周期为 002 秒。

这意味着电流的方向和大小在每 002 秒就会完成一次周期性的变化。

二、交流电的产生交流电通常是通过交流发电机产生的。

交流发电机的主要部件是电枢和磁极。

电枢在磁场中旋转，切割磁感线，从而产生感应电动势。

由于电枢旋转时，切割磁感线的方向不断变化，所以产生的感应电动势的方向也随之周期性变化，从而形成了交流电。

在正弦式交流电中，感应电动势的大小可以用公式 E ＝nBSωsinωt来表示。

其中，n 是线圈的匝数，B 是磁感应强度，S 是线圈的面积，ω 是角速度。

三、交流电的图像交流电的变化规律可以用图像来直观地表示。

最常见的是正弦交流电的图像，它是一条正弦曲线。

在图像中，横坐标表示时间 t ，纵坐标表示电流 i 或电压 u 。

通过图像，我们可以清楚地看到交流电的周期性变化，包括最大值、最小值、周期和相位等信息。

四、交流电的表达式正弦交流电的电流和电压可以用以下表达式来表示：电流：i ＝ Iₘsin(ωt ＋φ₁)电压：u ＝ Uₘsin(ωt ＋φ₂)其中，Iₘ和 Uₘ分别是电流和电压的最大值，也称为峰值；ω 是角频率，ω ＝2πf ；φ₁和φ₂分别是电流和电压的初相位。

五、交流电的有效值由于交流电的大小和方向不断变化，为了方便衡量交流电的做功能力，引入了有效值的概念。

高中物理交流电路知识

高中物理交流电路知识
交流电路在高中物理中是非常重要的一个知识点。

以下是关于交流电路方面的一些基础知识：
1. 交流电的定义
交流电是指电流的方向和大小随时间而改变的电流。

在一个完整的周期内，电流的方向将被反转数次。

2. 交流电压
交流电压在时间轴上呈现出正弦波的形态，它的峰值是电压的最大值。

通常情况下，我们用有效值来描述电压。

有效值是在一个周期内能产生相同功率的直流电的电压值。

3. 电阻、电感和电容
电阻、电感和电容是交流电路中的三个基本元件。

电阻用来限制电流的通过，电感则能够产生磁场，降低电流的大小，而电容则能够存储电荷，使电流的相位前后移动。

4. 电路中的相位差
当交流电通过电感和电容时，它们会发生相位差，即电流和电压的波形不再是完全相位相同的。

这种相位差对于电路的性质有很大的影响，因此在分析交流电路时，需要考虑相位差。

5. 交流电路的重要参数
交流电路中的重要参数包括电流和电压的幅值和相位差。

此外，
交流电路中的功率也是一个非常关键的参数，它可以告诉我们电路的能耗情况，以及电路是否有效地转换电能。

以上是高中物理中关于交流电路的一些基础知识。

在实际应用中，交流电路经常被用来进行信号传输、电力传输等方面。

因此，交流电路的学习具有非常广泛的应用前景。

物理-交流电

1 Z 1 1 C , I U 2 L R 得 Z。
2
2
2
令 5．2．4、交流电功率在交流电中电流、电压队随时间而变，因此电流和电压的乘积所表示的功率也将随时间而变。跟交流电功率有关的概念有：瞬时功率、有功功率、视在功率（又叫做总功率）、无功功率、以及功率因素。 a ．瞬时功率时间而变。
u U m sin t
电流的瞬时值 I 与 U、R 三者关系仍遵循欧姆定律。
u um sin t R R I U m / R ，它们的有效值同样也满电流最大值 m i
足
u
i
u
i
T 2
U I R
在纯电阻电路中，u、i 变化步调是一致的，即它们是同相，图 5-2-2 甲表示电流、电压随时间变化的步调一致特性。图乙是用旋转矢量法来表示纯电阻电路电流与电压相位关系。（2）纯电感电路
Pt 。由瞬时电流和电压的乘积所表示的功率。 Pt
ut U m sint 。
it ut ，它随
在任意电路中， i 与 u 之间存在相位差
Pt iu I m sin t U m sint I eff U eff cos cos2t
表示。如果交流电的频率相同，相差就
10 20 ，
(t 10 ) (t 20 )
这时相差是恒定的，不随时间而改变。两个频率相同的交流电，它们变化的步调是否一致要由相差这两个交流电称做同相位；如果
180
来决定。 0 ，如果
，我
10 20
。
，这两个交流电称为反相位；若
们说交流电 1 比 2 相位超前，或说交流电 5．1．3、交流电的旋转矢量表示法

高中物理精典例题专题解析[共23专题]

高中物理精典名题解析专题［23个专题］专题01：运动学专题.doc专题02：摩擦力专题.doc专题03：牛顿运动定律总结.doc专题04：万有引力定律全面提高.doc专题05：动量、动量守恒定律.doc专题06：机械能守恒定律.doc专题07：功和能.doc专题08：带电粒子在电场中的运动.doc专题09：电场力的性质，能的性质.doc专题10：电容器专题2.doc专题11：电学图象专题.doc专题12：恒定电流.doc专题13：带电粒子在磁场中的运动.doc专题14：电磁感应功能问题.doc专题15：电磁感应力学综合题.doc专题16：交流电.doc专题17：几何光学.doc专题18：物理光学.doc专题19：如何审题.doc专题20：物理解题方法.doc专题21：高三后期复习的指导思想.doc专题22：中档计算题专题.doc专题23：创新设计与新情景问题.doc一、运动学专题直线运动规律及追及问题一、例题例题 1.一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s，1s后速度的大小变为10m/s，在这1s内该物体的（）A.位移的大小可能小于4mB.位移的大小可能大于10mC.加速度的大小可能小于4m/sD.加速度的大小可能大于10m/s析：同向时2201/6/1410s m s m t v v a t =-=-=m m t v v s t 712104201=⋅+=⋅+=反向时2202/14/1410s m s m t v v a t -=--=-=m m t v v s t 312104202-=⋅-=⋅+=式中负号表示方向跟规定正方向相反答案：A 、D例题2：两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木快每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知（）A 在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同B 在时刻t1两木块速度相同C 在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同D 在时刻t 4和时刻t 5之间某瞬间两木块速度相同解析：首先由图看出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量，可以判定其做匀变速直线运动；下边那个物体很明显地是做匀速直线运动。

高中物理交变电流专题讲解

交变电流的产生和变化规律要点一、直流电和交流电1．直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。

直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。

脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。

恒定电流（或恒定电压）：电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。

2．交电流1．定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流。

要点诠释：（1）方向不变的电流叫做直流，大小和方向都不变的电流叫恒定电流。

（2）大小不变、方向改变的电流也是交变电流。

2．产生：在匀强磁场中，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。

要点诠释：（1）矩形线框在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式，但不是唯一方式。

（2）交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如图所示的交变电流称为矩形交变电流，在方向变化时其大小可能不变。

【典型例题】类型一、判断电流是否为交变电流例1（多选）．如图所示图象中属于交变电流的有（）【答案】ABC【解析】本题考查交变电流的定义。

A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流，D 中的方向未变化，故是直流。

要点二、交变电流的变化规律3．中性面：线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面。

特点：（1）线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。

（2）线圈经过中性面时，线圈中的电流方向要发生改变。

线圈转一周有两次经过中性面，所以每转一周电流方向改变两次。

如图所示，该线圈从中性面起经时间t 转过角度θ，则t θω=，此时两边ab cd 、速度方向与磁感线方向的夹角分别为t ω和180t ω︒－，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：sin sin(180)2sin ab cd ab e Bl v t Bl v t Bl v t ωωω=+︒-=，因为2adl v ω=⋅，代入上式得 sin e B S t ωω=。

高中物理交变电流

高中物理：交变电流一、正弦式电流的产生和变化规律1、交流电产生的条件：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，在线圈中将产生按正弦规律变化的交变电流。

2、交流电的变化规律（1）感应电动势瞬时值的表达式：如果线圈从中性面开始时，在匀强磁场中以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生感应电动势的最大值为，则在时刻，线圈中产生的感应电动势的瞬时值是；由于电流与电动势的同步性，若感应电流的最大值为，感应电流的瞬时值的表达式为（2）感应电动势的最大值是；式中N为线圈匝数，S为线圈面积。

（3）从感应电动势的表达式可以看出，当时，即线圈平面垂直于中性面时，感应电动势最大；而当线圈平面与中性面平行时，即或时，感应电动势为零。

要注意的是线圈平面垂直于中性面时，即时，穿过线圈的磁通量为零，但这时其变化率却最大。

3、交变电流的图象：交变电流、电压、电动势的图象都是正弦函数图象。

二、表征交流电的物理量1、表征交流电的物理量主要有：瞬时值、最大值和有效值；周期、频率和角频率。

2、交流电的有效值：（1）根据电流的热效应规定的，即交流电和直流电通过同样阻值的两个电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则这个直流电的数值为交流电的有效值；（2）对正弦式电流而言，其最大值是有效值的倍，即：，，（3）通常所说的交流电的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都是指有效值；电容器的耐压值是交流电的最大值；计算通过电路某一截面的电量，需用交流电的平均值。

3、交流电的周期、频率和角频率都是用来表征交流电的物理量，三者之间的关系是：我国工农业生产和生活用的交流电，频率50Hz，周期0.02s，电流方向每秒钟改变100次。

注意问题：1、交变电流的产生过程及电动势和磁通量的变化情况以上反映线圈上感应电动势瞬时值的图象都是当线圈平面恰通过中性面时开始计时作出的。

线圈通过中性面的瞬时，线圈导体不切割磁感线，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，但穿过线圈平面的磁通量最大。

高中物理复习：直流电路与交流电路

接电阻产生的焦耳热为 Q＝I2有效Rt＝1.8 J，故选项 C 正确；从中性面开始计时，转动 90°
的过程中，感应电动势的平均值为
E
＝ΔtΦ，
I
＝R＋E r，q＝
I
t＝
2 5π
C，故选项 D 错误．
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4.(2021·石家庄二模)(多选)如图所示的正方形线框 abcd 边长为 L，每边电阻均为 r，
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闭合电路动态分析的三点注意 (1)引起电路变化的原因：电阻变化、电键的通断． (2)电容器的特点：电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电． (3)二极管的特点：具有单向导电性．
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[典例剖析] (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，D为理想二极管(具有单向导通作用)，R1为定值电阻，C为电容器，电压表和电流表均为理想电表，S1、S2均断开，则下列说法正确的是( BC )
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A．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电压表、电流表示数均变大 B．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电容器的带电荷量不变 C．先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2，电容器有放电现象 D．同时闭合S1、S2，将滑动变阻器的滑片向右移，定值电阻R1两端的电压增大解析：BC 仅闭合S1，回路中只有R1与R2串联，当滑动变阻器的滑片向右移时，R2的有效阻值减小，故总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律得，总电流增大，路端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数增大，因电容器与二极管串联，电容器不能放电，故电容器的带电荷量不变，故A错误，B正确；再闭合S2，R1被二极管短路，总电阻减小，路端电压减小，电容器两端电压等于R2两端的电压，也就是路端电压，电容器对外放电，故C正确；同时闭合S1、S2，二极管与R1并联，而二极管的正向导电的电阻为零，故此时R1被短接，故D错误．

高中物理实验探索交流电的特性

高中物理实验探索交流电的特性交流电是我们日常生活中常见的一种电流形式。

了解交流电的特性对于理解电流的传输和应用至关重要。

在高中物理实验中，我们可以通过探索交流电的特性来更好地理解它的本质和应用。

实验一：交流电的电压和频率测量材料：- 交流电发生器- 示波器- 电压表- 频率计- 连线电缆步骤：1. 将交流电发生器连接到示波器的输入端，并用示波器进行监测。

2. 使用电压表测量交流电的电压。

记录测量结果。

3. 利用频率计测量交流电的频率。

记录测量结果。

4. 分别调节交流电发生器的电压和频率，观察示波器的波形变化，并记录观察结果。

实验结果：通过测量，我们可以得出交流电的电压和频率。

交流电的电压通常以伏特（V）为单位表示，而频率以赫兹（Hz）表示。

在实验中，我们可以通过调节交流电发生器的电压和频率来观察示波器上的波形变化。

随着电压的增加，波形的振幅也会增加。

而频率的变化将导致波形在示波器屏幕上的显示速度发生改变。

实验二：交流电的相位测量材料：- 交流电发生器- 示波器- 连线电缆步骤：1. 将交流电发生器连接到示波器的输入端，并用示波器进行监测。

2. 观察示波器屏幕上显示的波形。

标记波形的起点和终点，记录这两个时间点。

3. 测量波形的周期，并计算出一个周期所经历的时间。

4. 计算标记的起点和终点之间的时间差，即为波形的相位差。

实验结果：通过测量，我们可以得出交流电波形的相位差。

相位差是指两个波形起点之间的时间偏移量。

通过观察示波器屏幕上的波形，我们可以标记起点和终点，并测量它们之间的时间差。

这有助于我们理解交流电波形的特性和相位之间的关系。

实验三：交流电的电阻和电感测量材料：- 交流电发生器- 变压器- 电阻器- 电感器- 电流表- 连线电缆步骤：1. 将交流电发生器连接到变压器的输入端，并调节变压器的输出电压。

2. 将电阻器和电感器连接到变压器的输出端，并用电流表测量通过它们的电流。

3. 记录电阻器和电感器的阻抗值，并计算出它们的电阻和电感。

高中物理专题16 交流电

交流电例1：给额定功率60W 、额定电压220V 的白炽灯加上如图所示的电压，恰使灯正常发光，则所加电压U 0的大小约为（ C ）A 220VB 310VC 350VD 440V由题意 ,bc=10cm, 共50匝, 它在B=的匀强磁场中绕中心轴OO ′顺时针方向匀速转1. 若线圈从图示位置开始计时画出交流电流的图象2. 1/4 电阻R 上产生的热量和通过导线截面的电量34°过程中解：从中性面开始计时有ω=2πn=2 π ×480/60=16in ω t= in 16πt （A ）T=2π/ω=1/82 转过900的过程中电阻R 上产生的热量为Q=I 2 R t= I 2 R T/4=U0 -3 1ABI I m =感应电流的平均值为转过900的过程中通过导线横截面的电量为=4. 求从图示位置转过180°过程中的平均感应电动势解：由法拉第电磁感应定律例4 如图所示，一个变压器可视为理想变压器的原线圈接在220V 的市电上，向额定电压为×104V 的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA 时，熔丝就熔断．（1）熔丝的熔断电流是多大（2）当副线圈电路中电流为10mA 时．变压器的输入功率是多大解：1根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 I 1 U 1= I 2U 2．当I 2=12 mA 时，I 1 即为熔断电流．代人数据，得 I 1 = A2 设副线圈中电流为 I 2 ′=10 mA它来发电，使用的发电机总效率为50许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5降压变压器上原、副线圈的匝数比．g=2练习6、如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,直导轨分别在O 点和A 点接一阻值为R 1 =Ω和R 2= Ω线方程为 =π/3· m,金属棒ab 平行于轴, 长为,r)(R t/ΔΦN Δr)(R E I +=+=0.3Cr)(R NBS/r)(R /ΦN Δt ΔI q =+=+==32V310.7IR U =⨯==SNB ωπ2ωπ221BS BS N t ΔΦΔ N E =--==38.4V 60.3π2E π2m =⨯==霓虹灯he f g始终在O 轴上）,设金属棒与导轨接触良好,摩擦不计,电路中除了电阻R 1和R 2外,其余电阻均不计，求：（1）金属棒在导轨上运动时R 1的最大功率（2）金属棒在导轨上从=0 到=3m 的运动过程中，外力必须做的功练习答案：4 Q=π B 2 ωL 4 ／4R 电量q=BL 2/R W= B 2ω2L 4 t / 2R／n 2 =U 1／U 2 =350／2800 =1／8 n 3／n 4 =U 3／U 4 =2660／220 ≈ 12／1 61 =1/3 W W=Q= E 有2/R 并×t = 2×= Jb a。

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ab平行于y 轴, 长为1.5m,以速度 v=5.0 m/s 水平向右匀速运动（b点始终在Ox轴上）,设金属棒与导轨接触良好,摩擦
不计,电路中除了电阻R1和R2外,其余电阻均不计，求：
（1）金属棒在导轨上运动时R1的最大功率
（2）金属棒在导轨上从x=0
到x=3m的运动过程中，外力
必须做的功
I1/
I2=n2/n1的有( )
(A) b与c相连,以a、d为输入端;
f与g相连,以e、h为输出端
(B) b与c相连,以a、d为输入端;
e与g相连,f与h相连作为输出端
(C) a与c相连、b与d相连作为输入端;
f与g相连,以e、h为输出端
(D) a与c相连、b与d相连作为输入端;
率等于输出功率，有P1=I2′U2，
代人数据，得 P1=180 W 。
练习1.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为
U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：( )
U1:U2＝n1:n2，U2:U3=n2:n3；
OO′顺时针方向匀速转动，转速为480r/min,线圈的总电阻为r=1Ω,外电阻为R=3 Ω,试求:
若线圈从图示位置开始计时,沿abcd流动
的方向为正方向,画出交流电流的图象.
线圈从图示位置转过1/4 转的过程中,
电阻R上产生的热量和通过导线截面
的电量
3.电流表和电压表的读数
由题意 PL=(U02 /R)t1/t2=U额2 /R=60W
U02=U额2 t2/t 1=2202 ×20/8=如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的
匝数比为： ( C )
A. 5 ( 1
B. 1 ( 5
C. 4 ( 1
D. 1 ( 4
解：设灯泡正常发光的电流为I，
则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。
所以原、副线圈的匝数比为 4 ( 1
例3.如图所示，abcd是交流发电机的矩形线圈, ab=30cm,bc=10cm, 共50匝, 它在B=0.8T的匀强磁场中绕中心轴
解：由法拉第电磁感应定律
例4. 如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯
供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．
（1）熔丝的熔断电流是多大?
（2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大?
的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．g=9.8m/s2
练习6、如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.20T,OCA金属导轨与OA金属直导轨分别在O点和A点
接一阻值为R1=3.0Ω和R2=6.0 Ω 体积可忽略的定值电阻,导轨OCA的曲线方程为 y=1.0sin(π/3· x) (m),金属棒
练习答案：
1.ACD
2.AD
3.ABC
4. Q=π B2 ωL4 ／4R 电量q=BL2/R W=B2ω2L4 t / 2R
5.n1／n2=U 1／U2=350／2800=1／8
n3／n4=U3／U4=2660／220 ≈ 12／1
6.(1) P1m=1/3 W 15.1 -15.1 1/16 3/16 A V R B d c b a B A U n2 n1 60 48 40 28 0 8 20 t/10 -3s U/V U0 i / A t / s 1/8 0 熔断器霓虹灯 n2 n3 n1 U1 h a b c d e f g a
导线横截面的电量
(3) ts内外界驱动线圈所做的功
( t >>2(/ω)
练习5. 有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出
电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用
解：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2．
根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 I1 U1=I2U2．当I2=12 mA时，I1 即为熔断电流．代人数据，得
I1=0.98 A
(2) 设副线圈中电流为 I2 ′=10 mA时，变压器的输入功率为P1 根据理想变压器的输入功
I1/I3=n3/n1， I1/I2=n2/n1；
(C) I1U1=I2U2＋I3U3 ；
(D) n1I1=n2I2＋n3I3 。
练习2. 如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成.用I1和
U1表示输入电流和电压,I2和U2表示输出电流和电压.在下列4种连接法中,符合关系 U1/U2=n1/n2,
W=Q=E有2/R并×t=0.5/2×0.6=0.15 J
b c d B ù R2 R1 A O C x/ m y/m 1.0 b a B 3.0
4.从图示位置转过180°过程中
的平均感应电动势
解：从中性面开始计时有 e=E m sin ω t ，其中Em=NB ω S，
ω=2πn=2 π ×480/60=16π，∴ Em=NBωS=60.3V，Im=Em /（R+r）=15.1A
注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad方向，与规定方向相反，为负值。∴i=- Im sinω t=-15.1 sin
交流电
例1：给额定功率60W、额定电压220V的白炽灯加上如图所示的电压，恰使灯正常发光，则所加电压U0的大小约为
（C ）
A. 220V
B. 310V
C. 350V
D. 440V
解：所加电压的周期为 20× 10 -3s=8ms
设电灯的电阻为R，加上图示的电压时的功率为PL，
PLt2=(U02 /R)t1 +0 (式中t1=8ms t2=20 ms)
(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比
练习4. 如图所示，边长为L,电阻为R的单匝正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中,以cd边为轴以角速度
(作匀速转动，转动方向如图, cd边与磁场方向垂直.求:
(1)当它从图示位置转过900的过程中产生的热量
(2)当它从图示位置转过900的过程中通过
16πt （A）
T=2π/ω=1/8 s
图线如图示
2. 有效值为
转过900的过程中电阻R上产生的热量为
Q=I2 R t=I2 R T/4=10.7J
感应电流的平均值为
转过900的过程中通过导线横截面的电量为
3.电流表和电压表的读数I=10.7A
求从图示位置转过180°过程中的平均感应电动势
e与g相连, f与h 相连作为输出端
练习3. 在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（
）
(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，但此种方法很有限.
(B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减小损失的功率
(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比