高中物理论文：交变电流重点难点分析

交变电流重点难点分析

交变电流可当作是电磁感应规律的拓展和应用，在高考中的要求相对降低，主要以选择题或填空题的形式出现，考察内容主要集中在交流电的产生和描述及单相理想变压器。电容和电感对交流电的影响、电能的输送等在考题中也有所涉及。对本部分的学习要重视基础，抓住几个核心问题，注意该部分知识与实际生活的结合，要在广度上适当拓展，不必要挖掘太深。

一、 交流电的产生和图像

从电磁感应角度分析清楚交流电的产生过程，弄清线圈平面在中性

面和垂直中性面以及一般位置的磁通量和磁通量变化率的特点，并能在

此基础上适当拓展，如图1 (B=B 0cos ωt)和图2中，导体中能产生正余

弦交流电。正确画出 φ—t 图像及 i —t 图像，如图3，掌握图像的

物理意义，尤其注意把图像和物体的实际运动相对应。例： a →b 描

述的是线圈由中性面向垂直中性面的转动过程，此过程中

磁通量减小、磁通量变化率和电动势变大。而交流电的变

化周期即为线圈转动的周期。

二、 交流电的四值

核心是交流电的有效值，有效值是按电流的热效应来定义的，一般取一个周期的时间来计算其大小。对正余弦交流电有E 有 = 。有效值主要用于电功、热量、平均功率等的计算。需要提醒的是平均功率不能据平均值来计算，平均值是交变电流图像中图线与坐标轴所围面积与时间的比值，据N E t φ∆=∆ 计算，用来求流过导体的电量。对瞬时功率等瞬时问题的求解，应据瞬时值来计算，而不是有效值，这是两个容易混淆的地方，应引起充分重视。另外，电流的瞬时值并不等同于瞬时表达式，瞬时值对应于某一时刻或线圈的某一位置。而瞬时表达式则描述电流随时间变化的关系，其表达形式要与计时起点有关：从中性面计时为正弦交流电，从垂直中性面计时则为余弦交流电。

三、 单相理想变压器

对于单相理想变压器要了解其原理，清楚几种常用的变压器的作用。掌握两个基本关系式：电压关系1122U n U n = 和功率关系 p p =入出 ；搞清变压器各量之间的制约关系：输入电压决定

输出电压，输出功率决定输入功率等，这是分析和解决变压器问题的关键。如图4，S 闭合后电压表示数变小，而安培表示数变大。值得注意的是电源电压在此题中并不是原线圈的输入电压，输入电压U 1应为101L U I R - 。在基本原理的基础上可作适当拓展，如图

5三臂相同，有 P 1=P 2+P 3 。自耦变压器和分压器的区别是学

习中的一个难点。应明确他们改变电压的原理，如图6(a)为自

耦变压器，以互感现象为基础，输出电压科大于、小于或等于

输入电压，但只能改变交流电压。而对图6(b)所示分压器，它

利用的是电阻的分压作用，输出电压只能小于或等于输入电

压，不但能改变交流电压而且能改变直流电压。

四、 电能的输送

电能的输送应遵循安全、保质、经济的原则。远距离输电

中为降低输电过程中的能耗往往采用高压输电方式，如图7

所示。其中输送电流是联系两个变压器的关键： ，

等。难点在于电能输送过程中涉及的物理量较多，分析计算时

应注意各量之间的同体性，例：

2

2

()U U P U I I r r '-===损损 而不能写成UI 、U /I 等。

U