交变电流与变压器(易)
《交变电流》 讲义
《交变电流》讲义一、什么是交变电流在我们的日常生活中，电无处不在。
从家里的电灯、电视，到工厂里的机器设备，都离不开电的驱动。
而我们常见的电，通常有两种：直流电和交变电流。
直流电，顾名思义，它的电流方向是始终不变的。
比如我们常见的电池提供的就是直流电。
而交变电流则不同，它的大小和方向都会随时间周期性地变化。
简单来说，就像一个波浪一样，有起有伏，有来有回。
我们生活中使用的市电，也就是 220V 的交流电，就是一种典型的交变电流。
它的频率一般是 50Hz，这意味着它的大小和方向在 1 秒钟内会变化 50 次。
二、交变电流的产生那么，交变电流是怎么产生的呢？这就要提到电磁感应现象。
当一个闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。
如果让导体在磁场中不断地做周期性的运动，就能够产生交变电流。
具体来说，常见的交流发电机就是利用电磁感应原理来产生交变电流的。
在交流发电机中，有一个固定的磁场，而线圈则在磁场中不停地转动。
当线圈经过不同的位置时，磁通量会发生变化，从而产生大小和方向不断变化的感应电流。
三、交变电流的图像为了更好地理解交变电流的变化规律，我们常常通过图像来表示。
最常见的就是正弦式交变电流的图像，它的形状类似于正弦函数的曲线。
在图像中，横轴表示时间，纵轴表示电流的大小。
从图像中，我们可以直观地看到电流的最大值、最小值，以及周期和频率等信息。
比如，一个正弦式交变电流的表达式可以写成：i ＝Iₘsin(ωt ＋φ)，其中 Iₘ 是电流的最大值，ω 是角频率，t 是时间，φ 是初相位。
通过分析图像，我们能够清楚地了解交变电流在不同时刻的大小和方向变化，这对于研究和应用交变电流都非常重要。
四、交变电流的物理量在描述交变电流时，有几个重要的物理量需要我们了解。
1、峰值（最大值）这是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。
对于正弦式交变电流来说，峰值等于有效值的√2 倍。
2、有效值如果让交变电流和直流电通过相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么这个直流电的数值就被称为交变电流的有效值。
2020届高考物理冲刺专项训练24 交变电流、变压器 (解析版)
交变电流、变压器一、单选题1．（2020·全国高三专题练习）如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSω sinωtC．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动D．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高【答案】B【解析】若发电机线圈某时刻处于图示位置，则此时线圈中产生的感应电动势最大，变压器原线圈的电流瞬时值为最大，选项A 错误；发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e = NBSωcosωt,选项B错误；当用电量增加时，导线上的电流增加，导线R0上的电压损失变大，为使用户电压保持不变，变压器次级输出电压应该变大，故滑动触头P应向上滑动，选项C正确；变压器原线圈两端的电压是由发电机的输出电压决定的，与滑动端P无关，选项D 错误．2．（2020·长春市第一一五中学高三月考）一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比n a∶n b，交流电b的最大值正确的是()A．3∶2V B．3∶2，20 3VC．2∶3V D．2∶3，20 3V【答案】B【解析】由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=1T可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据E m=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是203V；故B正确，ACD错误．3．（2019·全国高三专题练习）如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A【答案】D【解析】交流电的频率，故A错误；该电动势的最大值为102V，故B错误；电压有效值为10V，电路中电流为10119I A A==+，外接电阻R所消耗的电功率为29P I R W==，故C错误，D正确．4．（2020·福建省永春美岭中学高三开学考试）现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的有（）A．B．C．D．【答案】D【解析】A、电源电压为380V，由于灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光．故A正确．B、同理，灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光．故B正确．C、因为原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则输出电压小于输入电压，可能小于220V，灯泡可能正常发光．故C正确．D、原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则输出电压大于输入电压，则灯泡的电压大于380V，则灯泡被烧坏．故D错误．本题选择不可能正常发光的，故选D．5．（2020·四川省泸县五中高三月考）如图为模拟远距离输电的部分测试电路，a、b端接电压稳定的正弦交变电源，定值电阻阻值分别为R1、R2，且R1<R2，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k<1，电流表、电压表均为理想表，其示数分别用I和U表示。
微专题 等效法处理交变电流变压器问题
微专题 等效法处理交变电流变压器问题类型一 只有一个副线圈的理想变压器如图甲所示，我们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R ′，即为a 、b 间的等效电阻。
等效电路图如图乙所示，设变压器等效负载电阻为R ′，在图甲中由变压器的电压规律U 1U 2＝n 1n 2，解得U 2＝n 2n 1U 1所以负载电阻R 消耗的功率为P ＝U 22R ＝n 22U 21n 21R在图乙中等效电阻消耗的功率为P ′＝U 21R ′有P ＝P ′，解得a 、b 间的等效电阻为R ′＝n 21n 22R 以上方法叫理想变压器等效电阻法。
类型二 含有多个副线圈的理想变压器如图所示，由等效电阻法我们可以将副线圈n 2、负载R 1与原线圈看为整体，等效为新电阻R 1x ，将副线圈n 3，负载R 2与原线圈看为整体，等效为另一个新电阻R 2x ，则R 1x 与R 2x 两端电压相同，均为原线圈输入电压U 1。
假设等效电阻R 1x 与R 2x 在等效电路图中的关系为并联。
令R 1x 与R 2x 中的电流分别为I 1x 与I 2x ，作等效电路图如图所示。
对n 2副线圈U 1I 1x ＝U 2I 2 由电压比有U 1U 2＝n 1n 2 又R 1＝U 2I 2，R 1x ＝U 1I 1x 则R 1x ＝(n 1n 2)2R 1 对n 3副线圈U 1I 2x ＝U 3I 3 由电压比有U 1U 3＝n 1n 3又R 2＝U 3I 3，R 2x ＝U 1I 2x 则R 2x ＝(n 1n 3)2R 2故多个副线圈的变压器问题，可以将每个副线圈与原线圈分别看为一个整体，等效为一个新电阻，作出等效电阻的并联电路图加以分析。
【例1】 理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接有电压为220 V 的正弦交流电源，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝1/9B ．U ＝22 V ，k ＝1/9C ．U ＝66 V ，k ＝1/3D ．U ＝22 V ，k ＝1/3【例1】A【解析】根据电阻等效法，原、副线圈和负载电阻的等效电阻R ′＝n 21n 22R ＝9R ，等效电路如图所示，根据电功率P ＝I 2R ，又因为R 与R ′串联，电流大小相等，则原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比k ＝P P ′＝R R ′＝19，等效电阻R ′上的电压U ′＝R ′R ＋R ′×220 V ＝198 V ，即为变压器原线圈两端的电压，根据变压器原、副线圈电压关系U ′U ＝n 1n 2，所以变压器副线圈两端电压U ＝n 2n 1U ′＝13×198 V ＝66 V ，故A 正确。
交变电流
交变电流1、交变电流利用电压传感器（或电流传感器）可以在荧光屏上绘出电压（或电流）随时间变化的图像。
这样的图形在电工技术和电子技术中常常叫做“波形图”。
交变电流在恒定电流的电路中，电源的电动势不随时间的变化而变化，因而电路中的电流、电压也不随是时间的变化而变化。
在供给工农业生产和日常生活用电的电力系统中，发电机产生的电动势是随时间做周期性变化的，因而用电器中的电流、电压也随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流（AC），简称交流。
方向不随时间变化的电流叫做直流电流(DC).电流供给的电流是直流电流。
交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流，学校实验室的学生电源就有这种功能。
教学用发电机能够产生交变电流实验：把两个发光颜色不同的发光二极管并联，使两者的正负极方向相反，然后连接到教学用发电机的两端，转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，观察发光二极管的发光情况。
（这个实验也可以用示波器来做）交变电流的产生教学用发电机产生的电流，大小、方向都在不断的变化交变电流的变化规律学生电源中的交变电流按照正弦函数的规律变化根据法拉第电磁感应定律，e=Emsinωt峰值、瞬时值按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。
正弦式电流是最简单最基本的交变电流，电力系统中应用的大多是正弦式电流示波器中的锯齿形扫描电压电子电路中的矩形脉冲科学漫步：交流发电机发电厂里的交流发电机的基本组成部分是两部分，即产生感应电动势的线圈（通常叫做电枢）和产生磁场的磁体。
电枢转动，磁极不动的发电机叫做旋转电枢式发电机电枢不动，磁极转动的发电机叫做旋转磁极式发电机转动的部分叫转子，不动的部分叫定子旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露的滑环和电刷引到外电路，如果电压过高，可能发生火花放电，滑环和电刷很快被烧坏，同时，转动的电枢不了能做得很大，线圈匝数也不可能很多，所以产生的感应电动势也不可能很高，这种发电机输出的电压一般不超过500V，旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可高达几百兆瓦。
2014年四川高考选择题定位猜想专题2：交变电流与变压器
交变电流与变压器一．四川考点定位从2007—2013四川高考关于交变电流与变压器试题分析可知：分为两个考点：一是交变电流，主要考查正弦交变电流的产生过程，正弦交变电流的产生过程要做到“情、数、形”三者相统一。
“情”就是物理情景，即线圈在磁场中转动的情形；“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程；“形”就是用图象表示交变电流的产生过程。
交流电路的分析与计算考查的知识点主要是交流电的产生、有效值与瞬时值的计算．要求能对正弦交流电的函数表达式、图象表示法有正确的理解，能利用函数关系式或图象求解涉及交流电的“四值”问题，特别要注意交流电四值适用的场合．二是变压器，变压器电路考查的内容主要有两个方面：一是变压器原、副线圈电路中的电流、电压与电功率的求解，求解过程中注意相应的制约关系，同时对于动态变化过程的分析，可以借助于直流电路的动态分析方法，结合原、副线圈中电流、电压与功率的关系进行判断．二是应用变压器进行远距离输电的分析，对于远距离输电，关键在输电导线损耗功率的计算上，注意选用正确的求解公式．1．试题类型为选择题；2．交变电流与变压器两个考点高考考查大至相当。
主要考查在"三突出"：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；三是突出考查变压器3．没有考查变压器与远距离输电的综合运用，以及电感、电容对交变电流的阻得作用。
4．没有考查变压器电感、电容对交变电流的阻得作用5．没有考查现代科技和信息技术相联系，如"电动自行车"、"磁悬浮列车"等．6．没有考查力学和电学知识综合，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动，交变电路的分析与计算二．四川高考真题（2007—2013）1．（2007）如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（）A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力（2008）如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S读数分别为U1和U2理想电流表，读数分别为I1、S，U1数值不变，A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小D．I1变大、I2变大3．（2009）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器。
云南省河口县民中2025届高三物理第一学期期末调研试题含解析
云南省河口县民中2025届高三物理第一学期期末调研试题注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示，平行板a、b组成的电容器与电池E连接，平行板电容器P处固定放置一带负电的点电荷，平行板b接地。
现将电容器的b板向下稍微移动，则( )A．点电荷所受电场力增大B．点电荷在P处的电势能减少C．P点电势减小D．电容器的带电荷量增加2、图甲所示的变压器原，副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u 的图象，L1，L2，L3，L4为四只规格均为“9 V,6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法正确的是()A．ab输入端电压的瞬时值表达式为U ab＝2i n 100πt(V)B．电流表的示数为2 A，且四只灯泡均能正常发光C．流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次D．ab输入端输入功率P ab＝18 W3、一充电后的平行板电容器与外电路断开保持两极板的正对面积不变，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是（）A．仅在两极板间插入一电介质，C减小，U不变B．仅在两极板间插入一电介质，C增大，U减小C．仅增大两极板间距离，C减小，U不变D ．仅增大两极板间距离，C 增大，U 减小4、2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS ）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。
散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。
CNSN 是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。
(二)交变电流及其变压器
（二）高二物理《交变电流及其变压器》专题1．(2012·广东)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin 100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有() A．最大值是50 2 VB．频率是100 HzC．有效值是25 2 VD．周期是0.02 s2．矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势最大B．穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电动势等于零C．线圈中感应电流最大，方向将改变D．线圈中感应电流等于零，方向将改变3．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如右图)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是4．如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．a不变、b变亮、c变暗D．a不变、b变暗、c变亮5．把一只电热器接在100 V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q；若将它分别接在u1＝100sinωt(V)和u2＝50sin2ωt(V)的交流电源上，仍要产生Q的热量，则所需时间分别是A．t,2t B．2t,8tC．2t,2t D．t,4t6．(2012·石家庄部分学校联考)将阻值为10 Ω的电阻接到内阻不计的交变电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示．下列说法正确的是 ( )A ．该交变电压的周期为0.04 sB ．该交变电压的频率为50 HzC ．用交变电压表测得电阻两端的电压为10 VD ．通过电阻的电流为22A 7．(2011·成都市第三次诊断)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是A ．第一次，灯泡两端的电压有效值是2U 02B ．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U 02C ．第一次和第二次，灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次，灯泡的电功率之比是1∶58．(2012·西安质检)如图所示电路，电阻R 1与电阻R 2阻值相同，都为R ，和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看做零，反向电阻可看做无穷大)，在A 、B 间加一正弦交变电流u ＝202sin 100πt (V)，则加在R 2上的电压的有效值为( )A ．10 VB ．20 VC ．15 VD ．510 V9.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n ，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为A.(2πl 2nB )2PB.2(πl 2nB )2PC.(l 2nB )22P D.(l 2nB )2P10．如图甲所示，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表一起连接在正弦交变电源上，每个灯泡的电阻R ＝110 Ω.图乙是交变电源输出电压随时间t 变化的图像，则A ．电压表读数是311 VB ．电流表读数是 2 AC ．每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是u R ＝311cos100πt (V)D ．通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是i ＝11．(2010·四川)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT t (V)D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t (Wb)12.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝______.13．(2012·江苏)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向．匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab ＝cd ＝l 、bc ＝ad ＝2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad 边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r ，外接电阻为R .求：(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m ；(2)线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F ；(3)外接电阻上电流的有效值I .14.如右图所示线圈面积为0.05 m 2，共100匝，线圈总电阻为1 Ω，与外电阻R ＝9 Ω相连．当线圈在B ＝2π T 的匀强磁场中绕OO ′以转速n ＝300 r/min 匀速转动时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出电动势的瞬时表达式；(2)两电表○A ○V 的示数；(3)线圈转过160 s 时，电动势的瞬时值；(4)线圈转过130 s 的过程中，通过电阻的电荷量；(5)线圈匀速转一周外力做的功．1．某发电站采用高压输电的方法向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R .则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2RD ．输电线上损失的功率P ＝U 2R2．如图所示，绕过理想变压器铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V ．已知原线圈中的输入电压U 1＝5 500 V ，副线圈两端的电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L2，当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则下列说法正确的是A ．原线圈的匝数为2 750匝B ．当开关S 断开时，电流表A 1的示数I 1为0.5 AC ．当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1为0.4 AD ．当开关S 闭合时，灯泡L 1消耗的功率为1 100 W3．中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为A.P 4B.P 2 C ．2P D ．4P 4．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n 1＝600匝、n 2＝120匝，电源的电压为u ＝311sin100πt (V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2 A 的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则( )A ．负载功率不能超过44 WB ．副线圈电流的最大值不能超过1 AC ．副线圈电流的有效值不能超过1 AD．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁5．(2012·福建)如图，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变，I1变大D．滑片P向下滑动过程，U2变小、I1变小6．某理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按下图所示规律变化，副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40 W，则下列判断正确的是A．副线圈两端输出的电压为36 2 VB．原线圈中电流表的示数约为0.18 AC．变压器的输入、输出功率之比为55∶9D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220 sin100πt V7．(2012·海淀区期末)如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R 为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交变电流时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交变电流的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交变电流的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是A．副线圈两端的电压有效值均为216 VB．副线圈两端的电压有效值均为6 VC．灯泡Ⅰ变亮D ．灯泡Ⅲ变亮8．(2010·浙江)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻 9.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n .原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( )A ．电动机两端电压为IRB ．电动机消耗的功率为I 2RC ．原线圈中的电流为nID ．变压器的输入功率为UI n10．2011年9月28日，国家电网副总经理舒印彪表示：该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比以前项目大一倍以上．如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U 1＝250 V ，输出功率P 1＝100 kW ，输电线电阻R ＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是A ．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B ．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C ．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n 1n 2＝116D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W11．远距离输电的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，认为升压变压器和降压变压器都是理想变压器，输电线具有一定的电阻，下列判断正确的是()A．升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压B．升压变压器的输出功率总是等于降压变压器的输入功率C．随着用户用电功率的增加，升压变压器初级线圈中的电流变小D．随着用户用电功率的增加，降压变压器初级线圈两端的电压变小12．如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是A．若电压表读数为6 V，则输入电压的最大值为24 2 VB．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍13．发电机的端电压220 V，输出电功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图．(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，求用户得到的电压和功率．。
变压器-高二物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理论推导（理想变压器）
原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：
E1
n1
t
E2
n2
t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1 E1
U 2 E2
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器的能量转化：
理想变压器的输出功率等于输入功率
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的 能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生 了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（ BD）
A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
9．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图 像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线 圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处
互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈与电路并联， 原线圈匝数多于副线圈匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈与电路串联， 原线圈匝数少于副线圈匝数
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
高中物理：交变电流知识点
高中物理：交变电流知识点一、交变电流1.定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)．2.变化规律：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流的图象．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图甲所示．二、正弦交变电流的产生及变化规律1. 产生：当闭合线圈由中性面位置(O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)3. 两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．三、交变电流的周期和频率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：四、交流电“四值”的比较和理解五、电阻、电感、电容在交流电路中的作用1. 对电流的阻碍作用叫电抗，电抗有3种类型：导体本身对电流的阻碍作用—电阻（阻抗）；线圈对电流的阻碍作用—感抗；电容对电流的阻碍作用—容抗2.电阻、感抗、容抗的比较：六、变压器的结构和原理1．主要构造：是由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成的．变压器构造如图所示．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈．2．工作原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在原副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流．互感现象是变压器工作的基础．由于理想变压器没有磁通量损失，在如图所示的铁芯中各处磁通量Φ相同，且磁通量变化相同，即变压常数相同．又理想变压器无内阻，故无内压降，因此有七、理想变压器的原、副线圈中物理量之间的关系八、电压互感器和电流互感器九、电能输送中减少损耗的方法发电机的输出功率为一定值，P＝UI，在远距离输电的过程中，有相当一部分能量损耗在输电线上，设输电线的电阻为r，则损耗的电能，即转化为热能的部分为Q＝I2Rt，热功率为P热＝P损＝I2R，要减少线路上电能的损耗，有两种方法：(1) 减小电阻：①减小电阻率，现有的导线多为铝导线，可改为铜，但价格太高；②减小距离，但可行性不大；③增大面积，有局限性，并且耗费材料．(2)减小电流：在输出功率不变的情况下，要减小电流，必须提高 U，即需采用高压输电．十、远距离输电系统远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的。
专题10 交变电流和变压器(教师版)2022年新高考物理模拟题分类汇编(第6套)
专题10 交变电流和变压器1．（2021·湖南衡阳市高三二模）图甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，当两点火针间电压大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（）A．电压表的示数为50VB．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000VC．当21200nn=时，点火针每个周期的放电时间大于0.01sD．当21100nn>时，才能点燃燃气【答案】CD【解析】A．由图乙知原线圈电压的最大值为50V，故电压表的示数为有效值即252V，故A错误；B．两点火针间最大电压U2＞5000V25002V2=，故B错误；C．当匝数比为200时，则副线圈电压为50002V，最大值为10000V，根据三角函数关系可知其每个周期放电时间为23T，即0.04s0.01s3>，故C正确；D．根据变压器的变压比得：1122U nU n=，当22 115000100 50n Un U=>=，才能点燃燃气，故D正确。
故选CD。
2．（2021·安徽合肥市高三二模）在图甲所示的电路中，电源电压的最大值为2202V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2和R3均为定值电阻，R2=R3=20 Ω，各电表均为理想电表。
图乙中正弦曲线为R1两端的电压u1随时间t变化关系的图像。
则下列说法正确的是（）A ．交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为：2C ．电流表的示数为1.0AD ．R 1的阻值为200 Ω【答案】AC 【解析】A ．分析图乙可知，交流电的周期为T =0.02s ，则频率为0z 15H f T=A 正确；B ．电阻R 1两端电压的有效值1120V 2mR U ==，故电压表的示数为20V ，B 错误；C ．电源电压的有效值为1220V 2mR U ==，故变压器原线圈两端的电压为11220V 20V 200V R U U U =-=-=，根据1122n U n U =，解得220V U =，故流过电流表的示数为231.0A U I R ==，C 正确；D ．根据串并联电路特点可知流过副线圈中的电流22 2.0A I I ==，根据1221I n I n =，解得10.2A I =，故111100ΩR U R I ==，D 错误。
交变电流与变压器(难)
1交变电流与变压器一、单选题1．有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为4:1。
原线圈接在一个交流电源上，交流电的变化规律如图1所示。
副线圈所接的负载电阻是11 。
下列说法不正确的是（ ） A ．原线圈交流电的频率为50Hz B ．副线圈输出电压为55V C ．流过副线圈的电流是5AD ．变压器输入、输出功率之比为4:12．如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形图，原、副线圈匝数比n 1n 2＝，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A ，下列说法中错误的是( )A ．副线圈交流电的表达式u ＝2002sin100πtB ．变压器的输出功率为200 WC ．变压器输出端的交流电的频率为50 HzD ．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为202n 2Wb/s3、两个电流随时间的变化关系如图图甲、乙所示，把它们通人相同的电阻中，则在1s 内两电阻消耗的电功之比W a ：W b 等于 ( )A ．1：B ．1：2C ．1：4D ．1：14．如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行 （ ） A ．原线圈的匝数n 1增加到原来的2倍 B ．副线圈的匝数n 2增加到原来的2倍 C ．负载电阻的阻值R 变为原来的2倍D ．n 2和R 都变为原来的2倍5．如图3所示，M 是一小型理想变压器，接线柱a 、b 接在电压“u ＝311sin314t (V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R 2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A 2是值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R 3是一定值电阻．当传感器R 2所在处出现火情时，下列说法正确的是 ( )A ．A 1的示数不变，A 2的示数增大B ．A 1的示数增大，A 2的示数增大C ．V 1的示数增大，V 2的示数增大D ．V 1的示数不变，V 2的示数减小 二、双选题6．一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速度转动，产生交变电动势的瞬时值表达式为 e ＝102sin4πt V ，则 ( )A ．该交变电动势的频率为2 Hz-2U 1n 1 n 2 R2B ．零时刻线圈平面与磁场垂直C ．t ＝0.25 s 时，e 达到最大值D ．在1 s 时间内，线圈中电流方向改变100次7．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是 ( ) A ．t ＝0时刻，线圈平面位于中性面位置 B ．t ＝0.01 s 时刻，Φ的变化率最大 C ．t ＝0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示8．一交变电压的表达式为u ＝1002sin100πt V ，由此表达式可知 （ ） A ．用电压表测该电压其示数为100 V B ．该交变电压的周期为0.02 sC ．将该电压加在100 Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为50 WD ．t ＝1/400 s 时，该交流电压的即时值为50 V9．为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为N 1、N 2和N 3、N 4，a 和b 是交流电表，则 ( )A ．N 1＞N 2B ．N 3＞N 4C ．a 为交流电流表，b 为交流电压表D ．a 为交流电压表，b 为交流电流表10．如图8所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当电键S 闭合时 ( ) A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小 B ．交流电压表只有V 2的示数变小C ．交流电流表A 1、A 2和A 3的示数一定都变大D ．电流表A 1、A 2的示数变大11．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时( )A ．升压变压器的原线圈中的电流保持不变B ．降压变压器的输出电压升高C ．降压变压器的输出电压降低D ．输电线上损失的功率增大12．如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是( )A ．保持P 的位置不变，S 由b 切换到aB ．保持P 的位置不变，S 由a 切换到bC ．S 掷于b 位置不动，P 向上滑动D ．S 掷于b 位置不动，P 向下滑动3附加题1.如图所示，在图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN 都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到 A.两个小电珠都发光，只是亮度不同 B.两个小电珠都不发光 C.L 2发光，L 1不发光 D.L 1发光，L 2不发光2．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距 l =1 m ，导轨平面与水平面成θ＝30°角，下端连接 “2. 5V ，0. 5W”的小电珠，匀强磁场方向与导轨平面垂直。
交变电流知识点总结
交变电流知识点总结交变电流是指电流的方向和大小以一定的周期性变化。
它的特点是正负交替的方向变化和大小的周期变化。
下面是交变电流的一些重要知识点的总结：1.交变电流的产生方式：交变电流可以通过交流发电机或者变压器产生。
交流发电机通过转动导致导线在磁场中产生感应电动势，从而产生交变电流。
变压器则通过电磁感应原理将交变电压转换为交变电流。
2.交变电流的频率和周期：交变电流的频率指的是单位时间内交变电流的正负周期数。
国际单位制中通常以赫兹（Hz）表示，1赫兹表示每秒一个周期。
常见的交流电网频率有50Hz和60Hz。
3. 交变电流的有效值和峰值：交变电流的有效值是指等效于这个交变电流在同样时间内连续直流电流产生的热功率。
有效值的计算公式为：Irms = Imax / √2，其中Irms为交变电流的有效值，Imax为交变电流的峰值。
交变电流的峰值则是指交流电流的最大值。
4.交变电流的波形表达：交变电流可以用正弦波、方波、三角波等进行表达。
其中使用正弦波最多，因为正弦波是一种很常见的自然现象，而且正弦波方便计算和分析。
5.交变电流的相位关系：交变电流中，不同电源之间的电流的相位差可以用角度或时间表示。
相位角度表示的范围是-180度到180度，相位时间表示的范围是0到360度。
相位关系是交流电路中非常重要的概念，因为它决定了电路元件之间的电流和电压关系。
6.交变电流的阻抗：阻抗是交流电路中电压和电流之间的复杂关系。
交变电流在电路中流动时会遇到电阻、电感和电容等元件，这些元件会导致电流的相位差和幅值的变化。
根据欧姆定律，交流电路中的整体阻抗可以用复数形式表示，即Z=R+jX，其中R是电阻，X是电抗。
7.交变电流的功率：在交流电路中，功率的计算较为复杂，需要考虑电压和电流之间的相位关系。
在纯阻性电路中，功率计算较为简单，可以直接使用P=VI。
在复杂的电路中，需要使用复功率的概念，即S=VI^*，其中VI^*表示电压和电流的复共轭。
高考物理一轮交变电流理想变压器
高考物理一轮：交变电流、理想变压器主要知识点：1．正弦交流电的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值． E m ＝nBSω (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．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2.1、如图，线圈在磁场中匀速转动产生交变电流，以下相关说法中正确的是（ ）A ．线圈在甲、丙图位置时，磁通量变化率最大B ．线圈在乙、丁图位置时，产生的电流最大C ．线圈经过甲、丙图位置时，电流的方向都要改变一次D ．线圈每转动一周，电流方向改变一次 2、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势为（V ），则如下说法中正确的是（ ） A ．此交流电的频率是100HzB ．t=0时线圈平面恰与中性面重合C ．如果发电机的功率足够大，它可使“220V100W ”的灯泡正常发光D ．用交流电压表测量的读数为 Vt e π100sin 2220=甲 乙 丙 丁22203、如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( )．A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt4、如图1所示，在匀强磁场中矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图2中曲线a 、b 所示，则( ) A.两次时刻线圈平面均与中性面重合B.曲线 、 对应的线圈转速之比为C.曲线 表示的交变电动势频率为25D.曲线 表示的交变电动势有效值为105、如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R ． 线框绕与 合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为I 下列说法正确的是（ ）6、如图所示，有一矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴OO ′以角速度ω匀速转动，从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是( )．A ．通过电阻R 的电荷量Q ＝πNBS 22(R ＋r )B ．通过电阻R 的电荷量Q ＝NBS R ＋rC ．外力做功的平均功率P ＝N 2B 2S 2ω22(R ＋r )D ．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e ＝NBSωsin ωt7、如图所示为发电机结构示意图，其中N 、S 是永久磁铁的两个磁极，其表面呈半圆柱面状．M 是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有矩形线框，可绕与铁芯共轴的固定轴转动．磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布．从图示位置开始计时，当线框匀速转动时，图中能正确反映线框感应电动势e 随时间t 的变化规律的是( )．补充：求交变电流有效值的方法1．公式法：利用E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2计算，只适用于正余弦式交流电． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式交流电) 在计算有效值“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍．1、如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是( )．A ．5 2 AB ．5 AC ．3.5 2 AD ．3.5 A2、如图左所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图右甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若图甲、乙中的U 0、T 所表示的电压、周期值是相等的，则以下说法正确的是( )．A ．第一次灯泡两端的电压有效值是22U 0B ．第二次灯泡两端的电压有效值是32U 0C ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9D ．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶53、如图所示，N 匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想电流表和二极管D .二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大．下列说法正确的是( )．A ．图示位置电流表的示数为0B ．R 两端电压的有效值U ＝ω2NBSC ．一个周期内通过R 的电荷量q ＝2BS /RD ．交流电流表的示数I ＝ω2R NBS4、一个电热器接在10V 的直流电源上，在ts 内产生的焦耳热为Q ，今将该电热器接在一交流电源上，它在2ts 内产生的焦耳热为Q ，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是（ ） A ．最大值是V ，有效值是10V B ．最大值是10V ，有效值是V C ．最大值是V ，有效值是5VD．最大值是20V ，有效值是V5、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )．A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R巩固练习：21025252101、如图，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。
广西专版新教材高中物理第3章交变电流3变压器课件新人教版选择性必修第二册
2
三 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
重难归纳
【实验目的】
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
【实验原理】
如图所示变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通
过原线圈时在铁芯中产生磁场,由于电流的大小、方向在不
断变化,铁芯中的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产
生感应电动势,副线圈就存在输出电压。
= …
P 入=P 出
电流
关系
=
=
n1I1=n2I2+
n3I3+…
依据
E=n
能量守
恒定律
备注
适用于一个原线圈、一个或多
个副线圈的情况
适用于理想变压器
适用于一个原线圈、一个副线
U1I1=U2I2
圈的情况
U1I1=
适用于一个原线圈、多个副线
U2I2+U3I3+… 圈的情况
图乙所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法
正确的是(
)
甲
乙
A.输入电压u的表达式 u=20√sin 50πt(V)
B.只断开S2后,L1、L2均正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2 后,R消耗的电功率为0.8 W
答案:D
解析:由题图知周期 T=0.02 s,所以 u=20√sin 100πt(V),选项 A
的交流电压挡测量,选项B错误。研究变压器电压和匝数的关系,
用控制变量法,可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈
的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,选项C正确。为
了保护电表,测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电
《交变电流的产生》 知识清单
《交变电流的产生》知识清单一、交变电流的定义交变电流，简称交流（AC），是指大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
与交变电流相对的是直流（DC），直流的大小和方向通常保持不变。
在我们的日常生活中，绝大多数的电力供应都是交变电流。
从家里的电灯、电视、空调等电器设备的运行，到工厂里各种机器的驱动，交变电流都发挥着至关重要的作用。
二、交变电流的产生原理交变电流的产生通常基于电磁感应现象。
电磁感应是指当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中会产生感应电动势，从而产生感应电流。
在交流发电机中，通过转动线圈在磁场中切割磁感线，使得磁通量不断变化，从而产生交变电流。
让我们来详细了解一下交流发电机的结构和工作原理。
交流发电机主要由定子和转子组成。
定子是固定不动的部分，通常由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
转子则是可以转动的部分，上面安装有磁极。
当转子在外部动力的驱动下旋转时，磁极也随之转动。
这样，定子线圈中的磁通量就会发生周期性的变化。
在一个周期内，当转子的磁极从定子线圈的一端转到另一端时，磁通量先增加到最大值，然后减小到零，再反向增加到最大值，最后又减小到零。
这个过程不断重复，从而在线圈中产生了方向和大小都不断变化的感应电动势，进而形成了交变电流。
三、正弦式交变电流在众多类型的交变电流中，正弦式交变电流是最为常见和重要的一种。
正弦式交变电流的电流（或电压）随时间的变化规律符合正弦函数的形式。
其表达式为：＄i ＝ I_{m}＼sin(＼omega t ＋＼varphi)＄或者＄u ＝ U_{m}＼sin(＼omega t ＋＼varphi)＄其中，＄I_{m}＄（或$U_{m}＄）表示电流（或电压）的最大值，也称为峰值；＄＼omega$表示角频率，＄＼omega ＝ 2\pi f$，其中$f$是频率，单位是赫兹（Hz）；＄＼varphi$表示初相位。
正弦式交变电流的图像是一个正弦曲线，它清晰地展示了电流（或电压）随时间的变化情况。
2019届二轮复习 交变电流、变压器 课件(44张)(全国通用)
为:C通.a高、频b若,阻接低交频流,但电直源流,不灯能泡通发过光电,只容器增,加故电AC源正频确率,B错灯误泡;变a、亮b若接交 变电D.流a、,灯b若泡发接光交,电变容电器流中,灯没泡有发电光荷,通电过容,只器会中充无电电与荷放通电过,故D正确;故选关闭
AACCDD。
解析 答案
考纲导引 备考定向
解析 答案
考纲导引 备考定向
考点突破 互动探究
随堂演练 巩固检测
-14-
考点一 考点二 考点三
实验
【例6】 (多选)如图一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈 平面的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图,下列 说法中正确的是( )
关闭
矩形线圈中产生正弦式交变电流,当线圈与磁场平行时,磁通量为零,感应 电动势最大,磁通量的变化率最大。当线圈通过中性面时,磁通量最大,感
考点一 考点二 考点三
考纲导引 备考定向
实验
考点突破 互动探究
随堂演练 巩固检测
-18-
关键能力提升 命题点一 电容对交变电流的影响 【例7】 对于图所示的电路,下列说法正确的是( )
A.a、b两端接稳恒直流,灯泡将不发光
B.a、b两端接交变电流,灯泡将不发光
关闭
亮 a、C度b.端a相、接同b稳两恒端直由流稳,灯恒泡的会直发流光电,故压A换错误成;有a、效b端值接相交同变的电交流变,灯电泡压发,灯光,泡故 B错D误.a、;根b据两电端流由的稳有恒效的值直概流念可电知压,a换、成b端有由效稳值恒相的同直的流交电变压换电成压有,灯效泡值关闭
考点一 考点二 考点三
实验
命题点二 描述交变电流的物理量 【例2】 (多选)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间 的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表。线圈绕垂直 于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图甲所示位置开始 计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正 确的是( )
变压器 原理
变压器原理
变压器是一种通过电磁感应原理，将交流电能从一个电路传输到另一个电路，并改变电压大小的电气设备。
它由两个或多个线圈紧密绕绕在一个铁芯上构成。
变压器的主要原理是互感作用。
当交变电流通过主线圈（也称为初级线圈）时，会在铁芯中产生一个交变磁场。
这个交变磁场会感应到与主线圈相互连接的另一个线圈（也称为次级线圈），从而在次级线圈中诱发出电压。
这个原理是由法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律支持的。
根据互感作用的原理，变压器可以通过改变主线圈和次级线圈的匝数比例来改变输入和输出电压的大小。
当次级线圈的匝数比主线圈多时，输出电压将比输入电压高，这被称为升压变压器。
相反，当次级线圈的匝数比主线圈少时，输出电压将比输入电压低，这被称为降压变压器。
变压器的工作原理可以解释为，在交流电流产生的交变磁场作用下，铁芯中的铁磁材料会发生周期性磁化和去磁化。
这些磁化和去磁化的过程对电磁能量的传输起着至关重要的作用。
铁芯的材料一般选择铁磁性能较好的材料，如硅钢片，以减小铁芯中的铁损和涡流损耗。
除了变压比例，变压器还有一个重要的参数是效率。
变压器的效率是指输出电功率与输入电功率之比。
由于变压器中不存在直流损耗，主要的能量损耗来自于铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，因此提高变压器的效率需要优化铁芯的材料和设计。
总之，变压器是一种基于电磁感应原理的电气设备，通过改变线圈匝数比例，可以改变输入和输出电压的大小。
它在许多领域中都得到广泛的应用，如电力系统、电子器件等。
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交变电流练习题
一、单选题
1.如图所示，在图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN 都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到 A.两个小电珠都发光，只是亮度不同
B.两个小电珠都不发光
C.L 2发光，L 1不发光
D.L 1发光，L 2不发光 2、．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比不变，副线圈上接有电阻不为零的负载，在
原线圈上输入不变的电压Ｕ
1，以下不．正确的是 A ．Ｕ1∶Ｕ2＝Ｎ1∶Ｎ2 B ．Ｉ1∶Ｉ2＝Ｎ2∶Ｎ1 C ．当Ｉ2减小时，Ｉ1增大 D ．当Ｉ2减小时，Ｉ1减小
3、一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压
u 随时间t 的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻. 则
A. 流过电阻的最大电流是20 A
B. 与电阻并联的电压表的示数是141 V
C. 变压器的输入功率是1×103 W
D. 在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103 J
4、用电记峰期，电灯往往会变暗，其原理如图7所示，可简化为如下物理问题：在理想变压
器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻R ，原线圈输入有
效值恒定的交流电压，当开关S 闭合时，以下说法正确的是（ ） A ．R 两端的电压增大 B ．原线圈输入功率减小 C ．副线圈输出电压减小 D ．原线圈中电流减小 5、如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u －t 图象。
原、副线圈匝数比n 1 ：n 2＝10 ：1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1 A ，则 A ．变压器原线圈所接交流电压的有效值为220V
B ．变压器输出端所接电压表的示数为
C ．变压器输出端交变电流的频率为50Hz
D ．变压器的输出功率为6．右图8所示变压器的n 1∶n 2＝3∶1，次级接3个 相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串
有一个相同的灯泡那么
A ．灯L 也正常发光
B ．灯L 比另3个暗
C ．灯L 将会烧毁
D ．不能确定
二、双选题
7、图7（a ）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω
表和电压表，若原线圈接入如图7（b ）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V ，下列表述正确的是（ ）
A 、电流表的示数为2A
B 、原、副线圈匝数比为1:2
C 、电压表的示数为电压的有效值
D 、原线圈中交变电压的频率为100Hz
8．如图所示，一理想变压器原线圈的匝数11100n =匝，副线圈的匝数2220n =匝，交流电源的电压)V u t π=，电阻44R =Ω，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是
A ．交流电的频率为100 Hz
B ．电压表的示数为44V
C ．电流表A 2的示数约为1.4A
D ．电流表A 1的示数为0.2A
9．图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1 ．原线圈与如图甲所示的交流电连接．电路中电表均为理想电表，定值电阻R 1＝5Ω，热敏电阻R 2的阻值随温度的升高而减小，则
A ．电压表示数为V
B ．R 1的电功率为0.2W
C ．R 1电流的频率为50Hz
D ．R 2处温度升高时，电流表示数变小
10．生活中处处用电，而我们需要的电都是通过变压器进行转换的。
如图为了测一个已知额
定电压为100V 的灯泡的额定功率，理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表A 和灯泡L ，滑动变阻器的电阻值范围时0～100Ω不考虑温度对灯泡电阻的影响，原、副线圈的匝数比为2:1，交流电源的电压为U 0＝440V ，适当调节滑动变阻器的触片位置，当灯泡在额定电压下正常工作时，测得电流表A 的示数为1.2A ，则 A ．灯泡的额定电流为2.4A B ．灯泡的额定功率为40W
C ．滑动变阻器上部分接入的电阻值为50Ω
D ．滑动变阻器消耗的电功率为240W
~
s /-)
(a )
(b 7
图
11、图1中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比为10 : 1。
变压
器的原线圈接如图2所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。
电压表V 为理想电表。
则 A ．原线圈上电压的有效值为100V B ．原线圈上电压的有效值约为70.7V C
．电压表V 的读数为5.0V D ．电压表V 的读数约为3.5V
12、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知 A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin （25t ）V B ．该交流电的频率为25 Hz
C ．该交流电的电压的有效值为
D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W
13
．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s
，外电路电阻R ＝4 Ω，求：
(1)转动过程中感应电动势的最大值；
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置转过
60°角的过程中产生的平均感应电动势；
(4)交流电压表的示数； (5)线圈转动一周外力所做的功；
(6)线圈转过60°角的过程中，通过R 的电荷量是多少？
14、如图所示的电路中，理想变压器初级线圈匝数n 1＝1000匝，次级有两个线圈，匝数分别为n 2＝500匝，n 3＝200匝，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U 1＝220 V 的交变电流．求：(1)两次级线圈输出电功率之比； (2)初级线圈中的电流．
-2
s
2
图1
15、有一台内阻为lΩ的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示．升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220 V，40W”
灯6盏．若保证全部电灯正常发光，则：
（l）发电机输出功率多大？
（3）输电线上损耗的电功率多大？
．
16.如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距l=1 m，导轨平面与水平面成θ＝30°角，下端连接“2. 5V，0. 5W”的小电珠，匀强磁场方向与导轨平面垂直。
质量为m=0.02 kg、电阻不计的光滑金属棒放在两导轨上，金属棒与两导轨垂直并保持良好接触．取g＝10 m/s2．求：
（1）金属棒沿导轨由静止刚开始下滑时的加速度大小；
（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，小电珠正常发光，求该速度的大小；
（3）磁感应强度的大小．。