高考物理 专题十一 交变电流课件.ppt

知识点一交变电流及其图象1 交变电流 1 定义 大小和方向随时间做 变化的电流 周期性 2 图象 如图甲 乙 丙 丁所示都属于交变电流 2 正弦交流电的产生和图象 1 产生 在匀强磁场里 线圈绕 磁场方向的轴匀速转动 2 图象 如图甲 乙所示 垂直 易错防范 1 交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化 2 线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面 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最大 一次周期性 次数 2 交变电流的瞬时值 峰值 有效值和平均值 1 瞬时值 交变电流某一 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 3 有效值 定义 让交流和直流通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的 相等 就把这一直流的数值叫做这一交流的 正 余 弦交变电流有效值和峰值的关系 e u i 4 平均值 交变电流图象中波形与横轴 跟时间的比值 时刻 最大值 热量 有效值 所围面积 易错防范 1 在一个周期内交变电流的方向要改变两次 2 交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流表测量的是交流电的有效值 3 交变电流的峰值总是有效值的倍 知识点三理想变压器1 构造和原理 如图所示 1 主要构造 由 和 组成 2 工作原理 电磁感应的 现象 原线圈 副线圈 闭合铁芯 互感 p入 p出 降压 升压 3 几种常用的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 2 互感器 高电压 大电流 小电流 低电压 易错防范 1 没有能量损失的变压器叫理想变压器 2 变压器只对变化的电流起作用 对恒定电流不起作用 3 变压器不但能改变交变电流的电压 还能改变交变电流的频率 4 理想变压器能改变交变电压 交变电流 但不改变功率 即输入功率总等于输出功率 知识点四远距离输电1 输电过程 如图所示 2 电压损失 1 u u u 2 u ir线 i2r线 名师助学 1 明确u和 u的区别 u是输电电压 u是输电导线上的电压损失 2 输电线上的损耗通常指两个方面 一是电压损失 u ir线 二是功率损失 p损 i2r线 可见损耗的根源是输电线上存在电阻 要点一正弦交变电流的产生及变化规律 突破指南 1 典例1 2013 山东理综 17 4分 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 a 电流表的示数为10ab 线圈转动的角速度为50 rad sc 0 01s时线圈平面与磁场方向平行d 0 02s时电阻r中电流的方向自右向左 答案ac 借题发挥 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em nbs 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 要点二交流电的 四值 的应用 突破指南 对交变电流的 四值 的比较和理解 典例2 2015 广东佛山质检 如图所示 n 50匝的矩形线圈abcd ab边长l1 20cm ad边长l2 25cm 放在磁感应强度b 0 4t的匀强磁场中 外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的oo 轴以n 3000r min的转速匀速转动 线圈电阻r 1 外电路电阻r 9 t 0时线圈平面与磁感线平行 ab边正转出纸外 cd边转入纸里 求 1 t 0时感应电流的方向 2 感应电动势的瞬时值表达式 3 线圈转一圈外力做的功 4 从图示位置转过90 的过程中流过电阻r的电荷量 解题探究 分析题意 明确交变电流的 四值 适用的情况 1 求电动势的瞬时值应先求电动势的 2 求线圈转一圈外力做的功要用电流的 3 求电荷量时要用电流的 提示 1 最大值 2 有效值 3 平均值 答案 1 感应电流方向沿adcba 2 e 314cos 100 t v 3 98 6j 4 0 1c 要点三变压器基本规律的应用 突破指南 理想变压器及其原 副线圈基本量的关系 典例3 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 2 1 和均为理想电表 灯泡电阻rl 6 ab端电压u1 12sin 100 t v 下列说法正确的是 a 电流频率为100hzb 的读数为24vc 的读数为0 5ad 变压器输入功率为6w 答案d 借题发挥 基本量关系解题的两点提醒 1 理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点 电流关系的推导是以其为依据的 2 变压器的关系都是根据 口 字型铁芯的变压器推出的 如果变压器不是 口 字型铁芯 应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系 要点四理想变压器的动态分析 突破指南 分清不变量和变量 弄清理想变压器中电压 电流 功率之间的联系和相互制约关系 利用闭合电路欧姆定律 串 并联电路特点进行分析判定 1 匝数比不变的情况 如图所示 典例4 如图所示 理想变压器原线圈输入电压u umsin t 副线圈电路中r0为定值电阻 r是滑动变阻器 和是理想交流电压表 示数分别用u1和u2表示 和是理想交流电流表 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向下滑动过程中 u2变小 i1变小 答案c 借题发挥 分析该类问题的一般思维流程是 要点五远距离输电问题 突破指南 远距离输电问题的 三二一 1 理清三个回路 典例5 2015 湖南长沙五县联考 多选 在如图所示的远距离输电电路图中 升压变压器和降压变压器均为理想变压器 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变 随着发电厂输出功率的增大 下列说法中正确的有 a 升压变压器的输出电压增大b 降压变压器的输出电压增大c 输电线上损耗的功率增大d 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案cd 借题发挥 远距离输电常用的关系有 1 输电过程的电压关系 2 输电过程功率的关系 三种特殊的变压器模型分析模型一自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型 自耦变压器 又称调压器 它只有一个线圈 其中的一部分作为另一个线圈 当交流电源接不同的端点时 它可以升压也可以降压 变压器的基本关系对自耦变压器均适用 如图所示 a 380v和5 3ab 380v和9 1ac 240v和5 3ad 240v和9 1a 答案b 模型二互感器分为电压互感器和电流互感器 比较如下 典例2 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为icd 为了使电流表能正常工作 则 a ab接mn cd接pq iab icdb ab接mn cd接pq iab icdc ab接pq cd接mn iab icdd ab接pq cd接mn iab icd 答案b 典例3 2015 吉林长春十一