2020年高考一轮复习知识考点专题11 《交变电流》

2020年高考一轮复习知识考点专题11 《交变电流》

第一节 交变电流的产生和描述

【基本概念、规律】

一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流

大小和方向随时间做周期性变化的电流． 2．正弦交流电

(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)中性面

①定义：与磁场方向垂直的平面．

②特点：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．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．

(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．

二、描述交变电流的物理量

1．交变电流的周期和频率的关系：T ＝1

f .

2．峰值和有效值

(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．

(2)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交变电流的有效值．

(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 I ＝

I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m

2

. 3．平均值：E ＝n ΔΦ

Δt

＝BL v . 【重要考点归纳】

考点一 交变电流的变化规律

1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

函数 图象

磁通量

Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt

电动势

e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt

电压

u ＝U m sin ωt

＝

RE m

R ＋r

sin ωt

电流

i ＝I m sin ωt

＝

E m

R ＋r

sin ωt

2.(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦ

Δt ＝0，e ＝0，i ＝0，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，ΔΦ

Δt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改

变．

3.解决交变电流图象问题的三点注意

(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．

(2)注意峰值公式E m ＝nBSω中的S 为有效面积．

(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．

考点二 交流电有效值的求解 1．正弦式交流电有效值的求解 利用I ＝

I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m

2

计算． 2．非正弦式交流电有效值的求解

交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．

考点三 交变电流的“四值”的比较

物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值

交变电流某一时刻的

值 e ＝E m sin ωt

计算线圈某一时刻的受

力情况

峰值 最大的瞬时值

E m ＝nBSω

确定用电器的耐压值，电容器的击穿电压

1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω，ω＝2π

T

＝2πf .

(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝nBSω求出相应峰值． (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．

①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt . ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cos ωt

第二节 变压器 远距离输电

【基本概念、规律】

一、变压器原理

1．工作原理：电磁感应的互感现象． 2．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．

(2)电压关系：U 1U 2＝n 1

n 2，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1

(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2

n 1；

有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 二、远距离输电 1．输电线路(如图所示)

2．输送电流 (1)I ＝P U .

(2)I ＝

U －U ′

R

. 3．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′. (2)ΔU ＝IR . 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′. (2)ΔP ＝I 2R ＝

⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝ΔU 2

R

. 【重要考点归纳】

考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1．基本关系

(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1

n 2

，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2

n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)

(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系

(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． 3.关于理想变压器的四点说明： (1)变压器不能改变直流电压．

(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量．

(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值． 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示)

(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1

n 2

可以得出不论负载电阻R 如何变化，