!10 交变电流 传感器
第十章 交变电流 传感器10-2(新课标复习资料)
考 技 案 例 导 析
区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图所示． 降压变压器
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第十章
交变电流 传感器
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高三物理
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交变电流 传感器
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[解析] 根据理想变压器原、副线圈上电压、电流的决 定关系知：在输入电压 U1 不变的情况下，U2 不变．当保持 Q 的位置不动， 滑动头 P 向上滑动时， 副线圈上的电阻增大， 电流减小， 故输入电流 I 亦随着减小， 即电流表的示数变小， A 错误，B 正确；当保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时， U1 n1 由 ＝ 知，副线圈上匝数增大，引起副线圈上电压增大， U2 n2 即副线圈上电流增大，故原线圈上的电流亦随着增大，故电 流表的示数增大，C 正确，D 错误．
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第十章
交变电流 传感器
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n1 (1)U1 不变， 发生变化，故 U2 变化． n2 (2)R 不变，U2 改变，故 I2 发生变化． U2 2 (3)根据 P2＝ ，P2 发生变化，再根据 P1＝P2，故 P1 R 变化，P1＝U1I1，U1 不变，故 I1 发生变化． 3．分析动态问题的思路程序可表示为：
新课标2021版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1讲交变电
新课标2021版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第1讲交变电第十章交变电流传感器【研透全国卷】从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查重点有：交变电流的有效值、瞬时值，变压器的原理及应用，远距离输电等知识.其中针对变压器的原理及应用的题目出现频率较高，常以选择题的形式考查，分值一般为6分.预测在2021年高考中，对交流电的考查仍会集中在有效值、瞬时值的计算上，还会综合变压器、远距离输电等知识进行考查.考点内容交变电流、交变电流的图象一、交变电流的产生及描述正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值二、变压器、电能的输送第1讲交变电流的产生和描述知识点一交变电流、交变电流的图象 1.交变电流(1)定义：和都随时间做周期性变化的电流. (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流. 2.正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕方向的轴匀速转动.(2)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.答案：1.(1)大小方向 2.(1)垂直于磁场知识点二正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率理想变压器远距离输电Ⅱ Ⅰ 选择、计算Ⅰ 要求题型实验必考Ⅰ 选择 1.实验内容传感器的简单应用 2.命题形式填空2π(1)周期(T)：交变电流完成变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝. ω(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的.单位是赫兹(Hz). (3)周期和频率的关系：T＝或f＝.2.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＝. (2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝.(3)电流i随时间变化的规律：i＝.其中ω等于线圈转动的，Em＝. 3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.(2)峰值：交变电流(电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值.(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.对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E＝，U＝，I＝.11答案：1.(1)一次周期性 (2)次数 (3)fT2.(1)Emsin ωt (2)Umsin ωt (3)Imsin ωt 角速度nBSω 3.(3)EmUmIm222(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流.( ) (2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大.( )(3)线圈经过中性面时产生的感应电动势最大.( ) (4)在一个周期内，正弦交流电的方向改变两次.( )(5)最大值和有效值之间的2倍关系只适用于正弦(余弦)交流电.( ) (6)交流电压表及交流电流表的读数均为峰值.( ) 答案：(1) (2) (3) (4)√ (5)√ (6)考点正弦式交变电流的产生及变化规律1.正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)两个特殊位置的特点：ΔΦ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将Δt发生改变.ΔΦ②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Δt不改变.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)规律物理量函数表达式图象磁通量Φ＝Φmcos ωt ＝BScos ωt 电动势 e ＝Emsin ωt ＝nBSωsin ωt u＝Umsin ωt 电压＝REmsin ωt R＋r i＝Imsi n ωt 电流＝EmR＋rsin ωt考向1 交流电的产生[典例1] (多选)如图所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD 边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接.关于其工作原理，下列分析正确的是( )A.当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大B.当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D.当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小 [答案] AC考向2 交流电的变化规律[典例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，?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( )甲乙 A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为50π rad/sC.t＝0.01 s时，线圈平面与磁场方向平行D.t ＝0.02 s时，电阻R中电流的方向自右向左[解析] 电流表测量的是电路中电流的有效值I＝10 A，选项A正确.由题图乙可知，T2π＝0.02 s，所以ω＝＝100π rad/s，选项B错误.t＝0.01 s 时，电流最大，线圈平面与T磁场方向平行，选项C正确.t＝0.02 s时，线圈所处的状态就是图示状况，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误.[答案] AC[变式1] 矩形线圈abcd在如图所示的磁场中以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直纸面向里，其中ab边左侧磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍.在t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸外转动.规定图示箭头方向为电流正方向，则线圈中电流随时间变化的关系图线应是( )A BC D答案：A 解析：绕垂直磁场的轴转动时，线圈能够产生的最大感应电动势Em＝nBSω，因左侧磁场的磁感应强度大小是右侧磁场的2倍，所以线圈在左侧磁场中产生的感应电动势最大值是右侧磁场中最大值的2倍，再利用楞次定律分析感应电流方向，可知选项A正确.求解交变电流变化规律有关问题的三点注意(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Em＝n BSω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.考点有效值的理解和计算1.正弦交变电流的有效值可利用公式E＝表示正弦交流电的峰值.2.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”上，“相同时间”“内产生”“相同热量”.计算时“相同时间”至少要取一个周期的时间.3.在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值.在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值.[典例3] 如图所示为交变电流随时间变化的图象，则交变电流的有效值为( )Em2、U＝Um、I＝直接计算，其中Em、Um、Im22ImA.52 A C.72 A 2B.5 A D.3.5 A22[解析] 设交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，IRT＝(42 A)R＋(322A)R，解得I＝5 A，选项B正确.2[答案] B[变式2] 如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为2TT感谢您的阅读，祝您生活愉快。
2021高考物理大一轮复习 第十章 交变电流 传感器(含近三年考点分布及15年考向前瞻)
第十章交变电流传感器(1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有变压器的原理及应用、交变电流的有效值、交变电流的平均值以及远距离输电等知识的理解和应用。
其中针对变压器的原理及应用的题目出现的频率非常高，另外交流电的最大值、瞬时值、平均值、有效值的计算和应用也是考查频率较高的知识点。
(2)高考对本章内容的考查主要以选择题的形式出现，多和电路相结合进行命题。
试题难度一般在中等及中等偏下的层次。
2015高考考向前瞻| 预计在2015年高考中，对交流电的考查仍会集中在上述知识点上，仍将通过交变电流的图像考查交变电流的四值、变压器等问题，以分值不超过6分的选择题为主。
第1节交变电流的产生及描述交变电流的产生及变化规律[想一想]线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电，对转轴方位有何要求？电动势的最大值(峰值)跟线圈角速度成正比，跟转轴的位置有关吗？跟线圈的面积成正比，跟线圈的形状有关吗？提示：转轴必须与磁场垂直，电动势的最大值与线圈转轴的位置和线圈的形状无关。
[记一记]1．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。
(2)图像：如图10－1－1(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10－1－1(a)所示。
图10－1－12．正弦式电流的产生和图像(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)图像：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图像为正弦曲线。
如图10－1－1(a)所示。
3．正弦式电流的函数表达式若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，从中性面开始计时，其函数形式为e ＝nBSωsin_ωt ，用E m ＝nBSω表示电动势最大值，则有e ＝E m sin ωt 。
其电流大小为i ＝e R ＝E mRsin ωt ＝I m sin ωt 。
2017届高三物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述课件
电流
考点一
试题
解析
1.(多选)一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 t1、t3 时刻感应电动势为
NO.1 梳理主干
于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势 零，线圈通过中性面，磁 e 随时间 t 的变化规律如图所示．下列说 通量最大但变化率为零， 法中正确的有( AC)
故 A、C 正确；t2 时刻， 感应电动势为最大值， 通 过线圈的磁通量为零， 故
考点二
试题
解析
3．如图所示为一个经双可控硅调节后加
NO.1 梳理主干
在电灯上的电压，正弦式交变电流的每一 个二分之一周期中，前面四分之一周期被 截去，则现在电灯上电压的有效值为 (D )
填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
A．Um
Um B． 2
Um C. 3
Um D． 2
设电灯的阻值为 R， 正弦式交变 电压的有效值与峰值的关系是 Um U＝ ， 由于一个周期内半个周 2 期有交变电压， 一个周期内交变 Um2 2 T 电流产生的热量为 Q＝ R · 2 2 Um T ＝ ·， 设交变电压的有效值为 2R 2 U2 mT U，由电流热效应得 Q＝ · ＝ 2R 2 2 U T，所以该交变电压的有效值 R· Um U＝ ，D 正确． 2
第十章 | 交变电流 传感器
考点内容 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达式、 峰值和有效值 理想变压器 远距离输电
要求 ⅠⅠ Ⅱ Ⅰ
命题规律
复习策略
实验十一： 传感器的简单使用
(1)对交变电流的变化 规律，如交变电流瞬 时值表达式、交变电 流图象的考查； (2)对交变电流瞬时值 、峰值、有效值、平 均值的理解和计算； (3)对变压器的原理、 远距离输电的考查； (4)对含有变压器的动 态分析问题的考查
第十章 交变电流 传感器10-1(新课标复习资料)
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交流电的产生和变化规律
1.交变电流
方 大小和方向都随时间做周期性变化的电流．其中，方 大小 方向
向 向随时间变化是交变电流的最主要特征．
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考 技 案 例 导 析
2.正(余)弦式交流电 交变电流的产生有很多形式．常见的正(余)弦式交变
垂直 电流可由线圈在匀强磁场中绕垂直磁感应强度方向的轴转
高频 低频 直流 (2)作用：通高频、阻低频、隔直流.
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第十章 交变电流 传感器
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第十章
交变电流 传感器
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交变电流 传感器
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主 题
内 容 交变电流、交变电流的图象 正弦交变电流的函数表达
要 求 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
说 明
交变电流 式、峰值和有效值 理想变压器 远距离输电 传感器及其工作原理 传感器 传感器的应用 传感器的应用实例
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交变电流 传感器
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第1单元 交变电流的产生及描述
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第十章
交变电流 传感器
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【名师讲解】高三物理一轮复习：十 交变电流、传感器(36张PPT)
所以在本章的复习中要注意理解图象的意义，善于运用图
象分析解决有关的问题。高考也有把本章知识与其他章的
知识相联系的综合考查，如带电粒子在加有交变电压的平
行金属板间的运动问题就是高考的一个热点。
四、高考命题趋向
1.交变电流的知识在高考题中常以选择题的形式出现。 2．命题可能性较大的知识点有交变电流的规律，有效 值的定义和应用，变压器的电压比和电流比及输入功率 和输出功率的求解，和与交变电流的图象有关的题目。
B．e＝220cos 100πt(V) C．e＝314sin 100πt(V) D．e＝314cos 100πt(V)
【练习3】如图a所示，一矩形线圈 abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、 cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速 转动。若以线圈平面与磁场夹角为450 时（如图b）为计时起点，并规定当电 流自a流向b时电流方向为正。则下列 四幅图中正确的是（ D ）
3．交变电流与电学其他知识、力学知识相联系的考查，
特别应注意带电粒子在交变电场中的运动问题。
第一节 一、知识要点
交变电流
1．交变电流的产生 （1）交变电流：大小和方向均随时间作周期性变化的电 流． 其中， 方向随时间变化是交变电流的最主要特征． （2）交变电流的产生 ①矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时， 线圈中就会产生按正弦规律变化的交变电流，这种交变电 流叫正弦式交变电流． ②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面 位置时，穿过线圈平面的磁通量最大，但磁通量的变化率 为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且线圈每经过中 性面位置一次，感应电流的方向就改变一次．线圈每转一 周，两次经过中性面位置，感应电流的方向改变两次．
第十章
交变电流、传感器
【2019年整理】金版教程新课标人教物理 高三一轮总复习10-3
第十章 交变电流 传感器
人教版物理
如图所示是用来测定角度θ的电容式传感器．当动片
与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变
化，则电容C发生变化．知道电容C的变化，就可以知道θ
的变化情况．
如图所示是测定压力F的电容式传感器．待测压力F作 用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距 离d发生变化，引起电容C的变化．知道电容C的变化，就 可以知道F的变化情况．
警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同.
第十章 交变电流 传感器
人教版物理
例1 如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一
均匀的滑动电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2 两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水 平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A 端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压 经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的
第十章 交变电流 传感器
人教版物理
应用(二)：温度报警器，电路如图所示．
第十章 交变电流 传感器
人教版物理
原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入 端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣 器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小， 斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)时， 其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报
第十章 交变电流 传感器
人教版物理
如图所示是测定位移x的电容式传感器．随着电介质 板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道电 容C的变化，就可以知道x的变化情况．
三、机械式鼠标
1. 内部构成：滚轮、滚轴与 码盘、红外发射管与红外接收管 (光传感器)，如图所示．
单元测试10交变电流 传感器
单元测试(十) 交变电流传感器(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共有8小题;每小题6分,共48分。
在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得6分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分)1.(2011·华南师大附中模拟)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。
如下所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是( )。
解析:电流互感器应是测电流的,应串联在火线上,故B、D选项错误。
同时,由I1n1=I2n2知要使I2<I1,须n2>n1,故A选项正确,C选项错误。
答案:A2.图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。
下列说法正确的是( )。
A.图甲表示交流电,图乙表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πt VD.图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后,频率变为原来的110解析:电流方向随时间周期性变化的电流为交变电流,电流方向不改变的为直流电,显然两图中表示的都是交变电流,A错误;两图中电压的最大值相同,但图甲中是正弦交流电,有效值为311V=220V,图乙是2锯齿形交流电,有效值不能按上式计算,B错误;图甲所示的正弦式交流电的周期为2×10-2s,角速度ω=2π=100 π,所以电压的瞬时值表达式为u=311sin100πt V,C正确;变压器原副线圈的电压与匝数成正比,频率不变,D错误。
答案:C3.室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大,使得电视机更清晰,放大器放置在室外的天线附近,为它供电的电源盒放置在室内,连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能:既是天线放大器的50Hz低频电源线,同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内,供电视机使用,这就是说,低频电流和高频电流共用一个通道。
室内电源盒的内部电路如图所示,关于电容器C和电感线圈L的作用,下面说法正确的是( )。
高三物理一轮复习配套文档：第十章 交变电流 传感器
第十章⎪⎪⎪交变电流传感器[备考指南]第1节交变电流的产生及描述(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。
(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。
(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。
(√)(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。
(√)(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。
(×)(6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。
(×)要点一交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)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，ΔΦΔt＝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，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值E m＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
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)[多角练通]1．一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图10-1-1所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定()图10-1-1A．t1时刻穿过线框的磁通量为BL2B．t2时刻穿过线框的磁通量为零C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零D．线框转动的角速度为E mBL2解析：选D t1时刻，感应电动势最大，穿过线框的磁通量应为零，A错误；t2时刻，穿过线框的磁通量最大为Φm＝BL2，B错误；t3时刻，感应电动势最大，则磁通量变化率也最大，C错误；交变电流的最大值为E m＝BL2ω，则ω＝E mBL2，D正确。
交变电流、传感器PPT课件2 人教课标版1
1
2
3
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中
考点一 交变电流的产生及变化规律
线圈中的感应电动势e2的表达式. 解析 (2)当t＝0时， 线圈平面与中性面的夹角为φ0， 则t时刻时，
1
2
3
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，
线圈平面与中性面的夹角为ωt＋φ0
解析
由磁场分布特点知：线圈在每一个位置的切割磁感线情况相
势大小是相同的，方向做周期性变化.
练出高分
考点三 交变电流“四值”的比较
交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
物理量 物理含义 交变电流某一时刻 瞬时值 的值 峰值 最大的瞬时值 跟交变电流的热效 重要关系 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt Em＝nBSω Im＝Em/(R+r) 适用情况及说明
计算线圈某时刻的受
讨论电容器的击穿电
考点三 交变电流“四值”的比较
(3)线圈转一圈外力做的功；
7
8
9
1
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量.
Em 解析 (3)电动势的有效值 E＝ 2 2π 线圈匀速转动的周期 T＝ ω ＝0.02 s
线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 W＝I2(R＋ 代入数据得 W≈98.6 J.
V
√
V 解析 V 的示数为有效值:220V
有效值恰好为灯泡额定电压，所以灯泡恰好正常发光
峰值311V>300V能电容器能被击穿
考点三 交变电流“四值”的比较
7
8
9
1
9.如图所示，N匝矩形导线框以角速度 ω绕对称轴 OO′ 匀速 转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧 有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电 流表 A ，那么可以确定的是( )
【精品推荐】2020届高考物理一轮复习 第10章 交变电流传感器 3 章末热点集训课件 新人教版
选 D．
第十章 交变电流 传感器
交变电流“四值”的应用 (多选)(2018·江苏联考)如图所示，一个“U”形线框处 在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，OO′为磁场的边界．现 使线框以角速度 ω 绕轴 OO′匀速转动，线框通过金属转轴和 电刷与阻值为 R 的外电阻相连．已知线框各边的长均为 L， 总电阻为 r，不计转轴与电刷的电阻，则( )
第十章 交变电流 传感器
章末热点集训
第十章 交变电流 传感器
交变电流的产生和描述 (多选)如图所示，面积为 S、匝数为 N、电阻为 r 的正 方形导线框与阻值为 R 的电阻构成闭合回路，理想交流电压 表并联在电阻 R 的两端．线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场 中，以与电路连接的一边所在直线为轴垂直于磁场以角速度 ω 匀速转动，不计其他电阻，则下列说法正确的是( )
减小输送电流，即提高n2，这样使线圈 n1
n3
两端电压变大，为
使用户的用电器正常工作需要适当降低nn43，C 正确．
第十章 交变电流 传感器
传感器的应用 (2018·江苏六校联考)如图所示电路中，L1、L2 为两只 完全相同、阻值恒定的灯泡，R 为光敏电阻(光照越强，阻值 越小)．闭合开关 S 后，随着光照强度逐渐增强( )
第十章 交变电流 传感器
＝－I Δ t＝R－＋E rΔ t＝NRΔ＋Φr，而Δ Φ＝BΔ S⊥＝12BS，故Δ q＝ 2(NRB＋Sr)，选项 C 正确；电压表的示数 U＝RR＋Er，而 E＝NBS2ω， 故 U∝ω，选项 D 错误． [答案] ABC
第十章 交变电流 传感器
1．为了研究交流电的产生过程，小张同学设 计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁 场中，线圈绕转轴 OO1 按图示方向匀速转动(ab 向纸外，cd 向纸内)．并从图甲所示位置开始计时．此时产生的交流电如 图乙所示．第二次他仅将转轴移至 ab 边上，第三次他仅将转 轴右侧的磁场去掉，关于后两次的电流图象，下列说法正确 的是( )
高考物理热点集训【交变电流 传感器】课件
第十章 交变电流 传感器
十章 交变电流 传感器
解析：选 D.当滑动变阻器滑动触头 P 逐渐
向上移动时，变阻器有效电阻 R 变小，相
当于负载增加，输出功率增加，则输入功
率增加，而输入电压 U 不变，则 I1 变大， R1 两端电压变大，则 U1＝U－I1R1 变小；
由变压器公式U1＝n1＝I2和 U2 n2 I1
I2＝UR2，得
解析：选 A.装置 P 启动后，只有一半时
间有电流通过，故电热丝的功率变为原来
的一半，A 正确；装置 P 启动前，电压
的有效值为 U＝3121 V，P 启动后，由有
3112
效值的定义可得UR′2T＝
2 R
×T2＋0，解
得 U′＝3211 V，则电压表的读数与原来
相比，UU′＝ 22，C、D 均错误．
第十章 交变电流 传感器
热点2 理想变压器的综合分析
变压器中电压、电流、功率之间的联 系和相互制约关系，综合利用欧姆定 律、串、并联电路的特点进行判定是 高考考查的热点之一．
第十章 交变电流 传感器
实战演练 4．(2012·湖北宜昌模拟)如图10－4所 示，一低压交流稳压器中，变压器的 原、副线圈都带有滑动头，通过上下 调节P1、P2的位置，可以改变变压器 输入、输出电压．图中L是一个小灯 泡，R2是定值电阻，R1、R3是滑动变
第十章 交变电流 传感器
5．(2012·江西重点中学联考)如图10－ 5所示，当滑动变阻器滑动触头P逐渐 向上移动时，接在理想变压器两端的 四个理想电表示数( )
图10－5
第十章 交变电流 传感器
A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大 B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小 C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小 D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大
第十章交变电流传感器
第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述一、交变电流1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．2．正弦交变电流的产生(如图所示)：将线圈置于(1)匀强磁场中；(2)绕垂直于磁场方向的轴；(3)匀速转动．3．中性面(1)定义：与磁场方向垂直的平面．(2)特点①穿过线圈的磁通量最大；磁通量的变化率为零；感应电动势为零．②线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次；线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．二、交变电流的图象及正弦交变电流的函数表达式1．交变电流的图象(1)图象：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交流电，如图(a)所示．(2)正弦交变电流的图象(如图所示)2．正弦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.其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω.三、描述交变电流的物理量1．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)．公式表达式为T＝2πω.(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＝1f或f＝1T.2．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值．(3)有效值：①根据电流的热效应来定义．②用直流电压、电流表征交流电压、电流．③正弦交流电的有效值⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧I＝I m2U＝U m2E＝E m2.1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化图象如图所示，下列说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案： D2．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则()A．乙图中Oa时间段对应甲图中A 至B图的过程B．乙图中c时刻对应甲图中的C图C．若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变了50次D．若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz解析：由交变电流的产生原理可知，甲图中的A、C两图中线圈所在的平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再经过1/4个周期电流达到最大值，再由楞次定律判断出电流的方向，因此图甲中A至B图的过程电流为正且从零逐渐增大到最大值，A对；甲图中的C图对应的电流为零，B错；每经过中性面一次线圈中的电流方向将要改变一次，所以一个周期以内电流方向要改变两次，所以在乙图中对应Od段等于交变电流的一个周期，若已知d等于0.02 s，则频率为50 Hz,1 s内电流的方向将改变100次，C错；而D选项频率应该是25 Hz.答案： A3.(2013·唐山摸底)一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈两端接一正弦式交变电流，其电压μ随时间t变化的规律如图所示，则副线圈两端电压的有效值和频率分别为()A．110 V；0.5 Hz B．110 V；50 HzC．220 V；50 Hz D．220 V；0.5 Hz解析：本题考查变压器和交变电流四值．根据题图可知原线圈两端所接正弦式交变电流的周期为2×10－2s，频率为50 Hz，有效值为U1＝3112V＝220 V，则原副线圈的电压比有U1U2＝n1n2，得副线圈两端电压的有效值为U2＝110 V，由变压器的原理可知原副线圈的交变电流的频率相同，所以可判定只有B对．答案： B4．一个单匝矩形线框的面积为S，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则()A．线框交变电动势的最大值为nπB SB．线框交变电动势的有效值为2 nπB SC．从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nB SD．感应电动势瞬时值为e＝2nπBS sin 2nπt解析：线框交变电动势的最大值为E m＝BSω＝2nπBS，产生的感应电动势瞬时值为e＝2nπBS sin 2nπt，A错，D对；该线框交变电动势的有效值为E＝Em2＝2nπBS，B对；线框中的平均感应电动势E＝ΔΦΔt＝4nBS，C错．答案：BD5．(2011·天津卷)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()甲乙A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311 VD．线框产生的交变电动势频率为100 Hz解析：由图象知，该交变电流电动势峰值为311 V，交变电动势频率为f＝50 Hz，C、D错；t＝0.005 s时，e＝311 V，磁通量变化最快，t＝0.01 s时，e＝0，磁通量最大，线圈处于中性面位置，A错，B对．答案： B交变电流的产生及变化规律1．变化规律(线圈从中性面位置开始物理量规律函数图象磁通量Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e＝E m sin ωt ＝nB Sωsin ωt电压u＝U m·sin ωt ＝RE mR＋rsin ωt电流i＝I m sin ωt ＝E mR＋rsin ωt两个特殊位置特点中性面线圈处于中性面时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，交变电流方向发生改变与中性面垂直的位置线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，交变电流方向不改变(2012·安徽理综)图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t 时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其它电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r，＝L22转动时ab、cd的线速度v＝ωr＝ωL2，2且与磁场方向的夹角为ωt，所以，整个线圈中的感应电动势e1＝2BL1v sin ωt＝BL1L2ωsin ωt.(2)当t＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则某时刻t时，线圈平面与中性面的夹角为(ωt＋φ0)故此时感应电动势的瞬时值e2＝2BL1v sin (ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)．(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值E m ＝BL 1L 2ω，故有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2回路中电流的有效值I ＝E R ＋r＝BωL 1L 22(R ＋r )根据焦耳定律知转动一周电阻R 上的焦耳热为( )Q ＝I 2RT ＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤BωL 1L 22(R ＋r )2·R ·2πω＝πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2.答案： (1)e 1＝BL 1L 2ωsin ωt . (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)(3) πωRB 2L 21L 22(R ＋r )2 交变电流瞬时值表达式的书写技巧(1)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．(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．如：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.1－1：某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是()A．交变电流的频率为0.02 HzB．交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos 50πt AC．在t＝0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大D．若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W解析：由图象可知交变电流的周期为0.02 s，频率为50 Hz，A错误；因ω＝2πT＝100π，则瞬时值表达式i＝5cos 100πt A，B错；当t＝0.01 s时，感应电流最大，则穿过线圈的磁通量为零，C错；电流的有效值I＝I m2＝52 2 A，P＝I2R＝(522)2×0.4 W＝5 W，所以D对．答案： D交变电流“四值”的理解及应用交流电“四值”的比较平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间比值E＝BLvE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量如图甲所示，将阻值为R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是()A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin 200πt(V)B．电阻R消耗的电功率为1.25 WC．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为1 2解析：图乙所示电流的最大值为I m＝0.5 A，由欧姆定律得U m＝I m R＝2.5V．周期为T＝0.01 s，ω＝2πT＝200π rad/s，所以R两端电压的表达式为u＝2.5sin 200πt(V)，A正确；该电流的有效值为I ＝I m2，电阻R消耗的电功率为P＝I2R，解得P＝0.625 W，B错误；该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m＝nBSω为原来的2倍．电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52A≠1 A．电流表的示数为有效值，C错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52A．图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A，可知D正确．答案：AD2－1：如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是()A．电压表的读数为NBSω2B．通过电阻R的电荷量为q＝NBS2(R＋r)C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝N2B2S2ωRπ4(R＋r)2D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为NBSω2(R＋r)解析：线圈在磁场转动产生了正弦交流电，其电动势的最大值E m＝NBSω，电动势的有效值E＝NBSω2，电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则U＝NBSω2(R＋r)×R，A错误；求通过电阻R的电荷量要用交流电的平均电流，则q＝I t＝NΔΦR＋r ＝N⎝⎛⎭⎪⎪⎫BS－12BSR＋r＝NBS2(R＋r)，故B正确；电阻R上产生的热量的计算应该用有效值来计算，则电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤NB Sω2(R＋r)2Rπ3ω＝πN2B2S2Rω6(R＋r)2，故C错误；线圈由图示位置转过60°时的电流为瞬时值，则符号瞬时值表达式为i＝NBSωR＋rsin ωt＝NBSωR＋rsinπ3＝3NBSω2(R＋r)，故D错误．答案： B交变电流有效值的计算交变电流类型有效值求解方法正弦式交变电流方法一：有效值＝最大值2方法二：电流的热效应非正弦式交变电流电流的热效应先后用如图甲、乙所示的电流通过丙图中的电阻R，则电流表的示数分别为多少？解析：根据交流电的有效值的定义得：(52)2R×0.02＋0＝I2A1R×0.04所以I A1＝2.5 A由有效值的定义有：I m2R·T2＋(I m2)2R·T2＝I2A2R·T，即52R·T2＋(52)2R·T2＝I2A2R·T，可得I A2＝2.5 3 A≈4.33 A.答案： 2.5 A 4.33 A(1)利用电流热效应进行有效值计算时，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”一般取一个周期．若图象部分是正弦式交变电流，其中的14T和12T部分可直接应用U＝U m2、I＝I m2关系．(2)利用公式Q＝U2R t和Q＝I2Rt可分别求得电压有效值和电流有效值．两个完全相同的电热器a、b，分别通过如图甲和乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P a∶P b等于多少？解析：有效值与最大值关系I＝I m 2仅对正弦式交变电流适用，即对于题图乙所示的交变电流是适用的．对于电热器b有I b＝I m2，则P b＝I2b R＝12I m2R，对于题图甲的方波交变电流来说，由于每个时刻通过电阻R的电流均为I m，只是方向随时间做周期性变化，而电流通过电阻发热量与电流方向无关，因此从热效应来说，题图甲交变电流与电流是I m的恒定电流是等效的，也可以说题图甲交变电流的有效值为I m，即I a＝I m，P a＝I2a R＝I m2R，故P a∶P b＝1∶1 2＝2∶1.答案：2∶11.一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时刻线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大C．0.02 s时刻感应电动势达到最大D ．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示解析： 由Φ－t 图知，在t ＝0时，Φ最大，即线圈处于中性面位置，此时e ＝0，故A 、D 两项错误；由图知T ＝0.04s ，在t ＝0.01 s 时，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，则B 项正确；在t ＝0.02 s 时，Φ最大， ΔΦΔt＝0，e ＝0，则C 项错． 答案： B2．(2012·北京理综)一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P 2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V解析： 根据P ＝U 2R ，对直流电有P＝(10 V )2R ，对正弦式交流电有P 2＝U ′2R ，所以正弦式交流电的有效值为U ′＝PR 2＝102V ，故交流电源输出电压的最大值U ′m ＝2U ′＝10 V ，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．答案： C3．(2013·浙江五校联考)如图甲所示，一小型发电机内有n ＝100匝矩形线圈，线圈电阻为 1 Ω.在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，发电机线圈两端与R ＝10 Ω的电阻构成闭合回路．通过电阻R 的交变电流如图乙所示，下列判断正确的是( )A．该发电机产生的交变电流的频率为100 HzB．该发电机产生交流电的最大感应电动势为200 2 VC．穿过线圈的最大磁通量约为0.01 WbD．若线圈的转速增加一倍，电阻R 的功率为32 kW解析：由图乙知交流电的周期T＝0.02 s，即f＝1T＝50 Hz，A错误；最大感应电动势E m＝I m(R＋r)＝220 2 V，B错误；且E m＝nB Sω，而ω＝2πT，解得Φm＝E mnω≈0.01 Wb，C正确；由E m＝nBSω知线圈转速增加一倍，感应电动势增为原来的2倍，则通过电阻的电流为40 A ，其功率P ＝I 2R ＝16 kW ，D 错误．答案： C4．(2012·广东理综)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50 sin 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 s 解析： 交变电动势e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt ，其中E m 为电动势的最大值，ω为角速度，有效值E ＝E m 2，周期T ＝2πω，频率f ＝1T .由e ＝50 sin 100 πt 知，E m＝50 V，E＝502V＝25 2 V，T＝2πω＝2π100 πs＝0.02 s，f＝1T＝10.02Hz＝50 Hz，所以选项C、D正确．答案：CD5．(改编题)一只“220 V，100 W”的灯泡接在u＝311 sin(314t) V的交变电源上，则下列说法中判断错误的是() A．在1 min内，电流通过灯泡做的功是22 000 JB．与灯泡串联的电流表的示数为0.45 AC．与灯泡并联的电压表的示数为220 VD．通过灯泡的电流的表达式为i＝0.64 sin (314t) A解析：本题考查交变电流有效值．在1 min内，电流通过灯泡做的功是W ＝Pt ＝100×60 J ＝6 000 J ，A 错误；从电压瞬时值表达式知，电压有效值为220V ，通过灯的电流I ＝100 W 220 V＝0.45 A ，也是与灯泡串联的电流表的示数，故B 正确；电压表与灯泡并联，测得的也是灯泡的电压有效值，故示数为220 V ，所以C 正确；通过灯泡的电流的有效值为0.45 A ，故其最大值I m ＝2×0.45 A ＝0.64 A ，故D 正确．答案： A第2讲变压器电能的输送一、变压器1．变压器的构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原理：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．3．理想变压器没有能量损失的变压器，即输入功率等于输出功率． 4．基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2；有多个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1. 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 .5．几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图所示．(2)互感器电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在高压电路中作用把高电压变成低电压把大电流变成小电流匝数特点副线圈匝数比原线圈匝数少副线圈匝数比原线圈匝数多二、电能的输送1．输电线路及其电压、电能损失(1)输电线路(如图所示)(2)电压和电能损失①输电电流：I＝P U；②电压损失：ΔU＝U－U′＝Ir＝P Ur；③电能损失：ΔP＝P－P′＝I2r＝(PU)2r；2．减少电能损失的方法：根据P损＝I2R线，减小输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R＝ρlS，要减小输电线的电阻R，在输电距离一定的情况下，可采用的方法有选用电阻率小的金属材料，尽可能增大导线的横截面积等．(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压．3．远距离输电(1)远距离输电导线上损失的电功率：输送功率一定时，线路电流I＝P U，输电线上损失功率P损＝I2R线＝P2U2R线，可知P损∝1 U2.远距离输电线路中的功率关系：P输＝P损＋P用．(2)远距离输电的基本电路：由于发电机组本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需要升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图所示．1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计．下列说法正确的是()A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 VD．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1解析：由理想变压器的原理可知，当S与a接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R中有感应电流，故A错误，B正确；当S与b接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈电压为3 V，C正确；变压器并不改变交变电流的频率，D 错误．答案：BC2．如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是()A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1解析：由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A错误而D正确；由I1∶I2＝n2∶n1得，I1∶I2＝1∶2，选项B正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C正确，本题选择不正确的选项，故应选A.答案： A3．对于远距离输电，在P送一定的，输情况下，设输电线路中的电流为I送，为了节能，采用高电线的总电阻为R线输电，下列说法正确的是()压U送A．由U送＝I送R线，输电线路中的电流变大B．由P送＝I送U送，输电线路中的电流变小C．由P耗＝U2送/R线，输电线路消耗功率增大D．由P送＝I2送R线，不会影响输电线路中的电流解析：由U线＝I线R线，I送＝I线，U送≠U线(U送＝U到＋U线)，故U送≠I送R线，选项A错；公式P送＝I送U送，针对的是同一研究对象，故选项B对、D 错；P耗＝I2线R线＝I2送R线＝(P送/U送)2R线，因此U送增大时，输电线路消耗功率P耗减小，故选项C错．答案： B4.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()A．U＝110 V，I＝0.2 AB．U＝110 V，I＝0.05 AC．U＝110 2 V，I＝0.2 AD．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A解析：由于灯泡正常发光，故灯泡两端电压即副线圈两端电压为U2＝220 V，通过灯泡的电流即副线圈中的电流为I2＝22 W220 V＝0.1 A．根据理想变压器电压关系U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝110 V，电流关系I1∶I2＝n2∶n1，得I1＝0.2 A，则U＝U1＝110 V，I＝I1＝0.2 A．故选项A 正确，选项B、D、D错误．答案： A5．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10∶1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端．电压表为理想电表．则()A．原线圈上电压的有效值为100 VB．原线圈上电压的有效值约为70.7 VC ．电压表的读数为5.0 VD ．电压表的读数约为3.5 V解析：本题考查交流电图象的应用及理想变压器与闭合电路．由图乙可得该正弦交流电的峰值为100 V，所以其有效值为：U＝U m2＝70.7 V，A错误，B正确；由理想变压器原、副线圈的电压比等于相应的匝数比可得：u1u2＝n1n2⇒u2＝n2u1n1，其中：U1有＝U＝U m2＝70.7 V，所以U2有＝7.07 V，故副线圈上的电压表的读数为：U V＝RR＋RU2有≈3.5 V，D正确，C错误．答案：BD理想变压器基本关系的应用变压器的工作原理及基本关系(2012·课标)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示．其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A．380 V和5.3 AB．380 V和9.1 AC．240 V和5.3 AD．240 V和9.1 A解析：根据理想变压器电压比关系U1 U 2＝n1n2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2＝380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入＝P出＝U1I1，解得I1＝2×103220A≈9.1 A，选项B正确；选项A、C、D错误．答案： B理想变压器的注意事项(1)在理想变压器中，副线圈的端电压U2由输入电压U1和匝数比n2/n1共同决定，与负载电阻大小无关．(2)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入电流I1是由副线圈中的输出电流I2决定的，原、副线圈各一个绕组时，I1＝n2n1I2，副线圈有多个绕组时，由P入＝P出的功率关系来确定．1－1：如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22 W，现闭合开关，灯泡正常发光．则()A．t＝0.01 s时刻穿过线框回路的磁通量为零B．交流发电机的转速为50 r/sC．变压器原线圈中电流表示数为1 AD．灯泡的额定电压为220 2 V解析：t＝0.01 s时刻交变电流电动势为零，线圈处于中性面，磁通量最大；由图象可知周期T＝0.02 s，转速n＝1T＝50 r/s；变压器原线圈中电压有效值为U1＝22 V，原线圈中输入功率与副线圈输出功率相同，由P＝22 W，P＝UI，得I＝1A；由U1U2＝n1n2知副线圈两端电压U2＝220V．正确选项为B、C.。