高考物理总复习 第10章 交变电流课件1

1、考纲要求考纲要求知识内容考试要求备考方略必考 加试交变电流 c本章内容只出现在选考中，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。也可能与电磁感应知识结合出现在计算题中。描述交变电流的物理量c电感和电容对交变电流的影响b变压器c电能的输送c基础过关基础过关一、交变电流产生一、交变电流产生1.交变电流交变电流(1)定义：定义：_和和_都随时间做周期性变化的电流。都随时间做周期性变化的电流。(2)图象：如图图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中按所示都属于交变电流。其中按正

2、弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，如图(a)所示。所示。考点一交变电流的产生及描述考点一交变电流的产生及描述(/c)大小大小方向方向2.正弦交变电流的产生和图象正弦交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速方向的轴匀速转动。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。如图性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图(e)、(f)、(g)所示。所示。垂直于磁场垂直于磁场二、交变电流的描述二、交变电

3、流的描述1.周期和频率周期和频率(1)周期周期(t)：交变电流完成：交变电流完成_变化变化(线圈转一周线圈转一周)所需的所需的时间，单位是秒时间，单位是秒(s)，公式，公式t 。(2)频率频率(f)：交变电流在：交变电流在1 s内完成周期性变化的内完成周期性变化的_。单位是。单位是赫兹赫兹(hz)。(3)周期和频率的关系：周期和频率的关系：t 或或f 。一次周期性一次周期性次数次数_2.正弦式交变电流的函数表达式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线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势电动势e随时间变化的规律：随时间变化的规律：e_。(2)负载两端的电压负载两端的电压u随时间变

4、化的规律：随时间变化的规律：u _。(3)电流电流i随时间变化的规律：随时间变化的规律：i _。其中。其中等于线圈转等于线圈转动的动的_，em_。emsin tumsin timsin t角速度角速度nbs3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值交变电流的瞬时值、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。瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。(2)峰值：交变电流峰值：交变电流(电流、电压或电动势电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，所能达到的最大的值，也叫最大值。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有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流

5、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：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 。_【过关演练】【过关演练】1.阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂阻值不计的矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈两端的电直于磁感线的轴匀速转动，线圈两端的电压随时间的变化规律如图所示。下列说法压随时间的变化规律如图所示。下列说法中，正确的是中，正确的是()a.线圈两端电压的平均值为线圈两端电压的平均值为10 vb.电压表连接在线圈两端时，其示数为电压表连接在线圈两端时，其示数为20 vc.在在0.01 s时，线圈平面与磁场垂直时，线圈平

6、面与磁场垂直d.当接外电路时，线圈内的电流方向当接外电路时，线圈内的电流方向1 s内改变内改变50 次次答案答案c2.(2016浙江余杭期末浙江余杭期末)一个白炽灯泡上标有一个白炽灯泡上标有“220 v40 w”，那么为了使它正常发光，所使用的正弦交变电压是那么为了使它正常发光，所使用的正弦交变电压是()a.电压最大值为电压最大值为220 v，电流最大值约为，电流最大值约为0.18 ab.电压最大值为电压最大值为311 v，电流最大值约为，电流最大值约为0.26 ac.电压有效值为电压有效值为220 v，电流有效值约为，电流有效值约为0.26 ad.电压有效值为电压有效值为311 v，电流有效

7、值约为，电流有效值约为0.18 a答案答案b2.解决交变电流图象问题的三点注意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。内的位置无关。(2)注意峰值公式注意峰值公式emnbs中的中的s为有效面积。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。与线圈的转动

8、位置对应起来，再根据特殊位置求特征解。【例【例1】 如图甲所示，矩形线圈如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电方向为电流正方向，则流正方向，则()a.乙图中乙图中oa时间段对应甲图中时间段对应甲图中a至至b图的过程图的过程b.乙图中乙图中c时刻对应甲图中的时刻对应甲图中的c图图c.若乙图中若乙图中d等于等于0.02 s，则，则1 s内电流的方向改变了内电流的方向改变了50次次d.若乙图中若乙图中b等于等于0.02 s，则交流电的频率为，则交流电的频率为50

9、 hz答案答案a要点二交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较要点二交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量 物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值从中性面开始计时eemsintiimsint计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值(只适用于正弦式交变电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)交流电压表和电流表的读数为有效值答案答案c答案答案b答案答案b2.线框在匀强磁场中绕线框在匀强磁场中绕oo轴匀

10、速转动轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是是()a.磁通量和感应电动势都在变大磁通量和感应电动势都在变大b.磁通量和感应电动势都在变小磁通量和感应电动势都在变小c.磁通量在变小，感应电动势在变大磁通量在变小，感应电动势在变大d.磁通量在变大，感应电动势在变小磁通量在变大，感应电动势在变小解析解析由题图可知，由题图可知，mcos ，eemsin ，所以磁通量变，所以磁通量变大，感应电动势变小。大，感应电动势变小。答案答案d答案答案cd4.一矩形线框在匀强磁场内绕垂

11、直于磁场的轴匀速转动的过程中，一矩形线框在匀强磁场内绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是正确的是()a.t0时刻线框平面与磁场平行时刻线框平面与磁场平行b.交流电压的频率为交流电压的频率为4 hzc.1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快d.2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大答案答案d5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度b0.5 t，边长，

12、边长l10 cm的正方形线圈的正方形线圈abcd共共100匝，线圈电阻匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂，线圈绕垂直于磁感线的对称轴直于磁感线的对称轴oo匀速转动，角匀速转动，角速度速度2 rad/s，外电路电阻，外电路电阻r4 。求：求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置由图示位置(线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行)转过转过60角时的瞬时感角时的瞬时感应电动势；应电动势；(3)由图示位置转过由图示位置转过60角的过程中产生的平均感应电动势；角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数。交流电压表的示数。答案答案(1)3.14 v(2

13、)1.57 v(3)2.60 v(4)1.78 v1.电感器对交变电流的阻碍作用电感器对交变电流的阻碍作用(1)感抗：电感器对交变电流感抗：电感器对交变电流_作用的大小。作用的大小。(2)影响因素：线圈的自感系数越影响因素：线圈的自感系数越_，交流的频率越，交流的频率越_，感抗越大。，感抗越大。(3)感抗的应用感抗的应用考点二电感和电容对交变电流的影响考点二电感和电容对交变电流的影响(/b)阻碍阻碍大大高高类型区别低频扼流圈高频扼流圈自感系数较大_感抗大小较大_作用通_流、阻_流通_频、阻_频较小较小较小较小直直交交低低高高2.电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用(1)容抗：电

14、容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗：电容器对交变电流阻碍作用的大小。(2)影响因素：电容器的电容越影响因素：电容器的电容越_，交流的频率越，交流的频率越_，容抗，容抗越小。越小。(3)作用：作用：“通通_流，隔流，隔_流；通流；通_频，阻频，阻_频频”。大大高高交交直直高高低低【过关演练】【过关演练】1.交变电流通过一段长直导线时，电流为交变电流通过一段长直导线时，电流为i，如果把这根长直导线，如果把这根长直导线绕成线圈，接入原电路，通过线圈的电流为绕成线圈，接入原电路，通过线圈的电流为i，则，则()a.ii b.ii1i3c.i3i1i2 d.i1i2i3解析电感线圈的特点是通低频阻高频，电

15、容器的特点是通高频解析电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的电流减小，而通过电阻的电流不变，故电流减小，而通过电阻的电流不变，故b正确。正确。答案答案b基础过关基础过关1.构造：构造：如图所示，变压器是由如图所示，变压器是由_和绕在铁芯上的和绕在铁芯上的_组成的。组成的。(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫_线圈。线圈。(2)副线圈：与副线圈：与_连接的线圈，也叫连接的线圈，也叫_线圈。线圈。考点三变压器考点三变压器(/c)闭合铁芯闭

16、合铁芯两个线圈两个线圈初级初级负载负载次级次级2.原理：原理：电流磁效应、电流磁效应、_。3.基本关系式基本关系式(1)功率关系：功率关系：_。(2)电压关系：电压关系： 。(3)电流关系：只有一个副线圈时电流关系：只有一个副线圈时 。(4)频率关系：频率关系：f入入f出出。电磁感应电磁感应p入入p出出_高电压高电压低电压低电压大电流大电流小电流小电流【过关演练】【过关演练】1.(多选多选)如图所示，将额定电压为如图所示，将额定电压为60 v 的用电器通过一理想变压的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关器接在正弦交变电源上。闭合开关s后，用电器正常工作，交流后，用电器正常工作，交

17、流电压表和交流电流表电压表和交流电流表(均为理想电表均为理想电表)的示数分别为的示数分别为220 v和和2.2 a。以下判断正确的是以下判断正确的是()a.变压器输入功率为变压器输入功率为484 wb.通过原线圈的电流的有效值为通过原线圈的电流的有效值为0.6 ac.通过副线圈的电流的最大值为通过副线圈的电流的最大值为2.2 ad.变压器原、副线圈匝数比变压器原、副线圈匝数比n1n2113答案答案bd答案答案bcd要点突破要点突破要点一变压器原理要点一变压器原理变压器是利用电磁感应原理制成的电学设备，变压器只能用来变压器是利用电磁感应原理制成的电学设备，变压器只能用来改变交变电流的电压，不能改

18、变恒定电流的电压。改变交变电流的电压，不能改变恒定电流的电压。【例【例1】 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表时，电流表a1的示数是的示数是12 ma，则电流表，则电流表a2的示数为的示数为()a.3 ma b.0 mac.48 ma d.与负载与负载r的值有关的值有关解析本题考查了变压器的工作原理。关键要清楚交流电能通解析本题考查了变压器的工作原理。关键要清楚交流电能通过变压器，而恒定电流不能通过变压器。导体棒向左匀速切割过变

19、压器，而恒定电流不能通过变压器。导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以上无感应电动势出现，所以a2中中无电流通过。无电流通过。答案答案b要点二变压器动态电路分析要点二变压器动态电路分析1.基本关系式中物理量之间的决定关系基本关系式中物理量之间的决定关系3.分析该类问题的一般思维流程分析该类问题的一般思维流程【例【例2】 (多选多选)如图甲所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数如图甲所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两

20、端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻线圈接一可变电阻r。在其他条件不变的情况下，为使变压器。在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下列措施正确的是输入功率增大，下列措施正确的是()a.仅增加原线圈匝数仅增加原线圈匝数n1 b.仅增加副线圈匝数仅增加副线圈匝数n2c.仅减小电阻仅减小电阻r的阻值的阻值 d.仅增大电阻仅增大电阻r的阻值的阻值答案答案bc精练题组精练题组1.(多选多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为21，电池和，电池和交变电源的电动势都为交变电源的电动势都为

21、6 v，内阻均不计。下列说法正确的是，内阻均不计。下列说法正确的是()a.s与与a接通的瞬间，接通的瞬间，r中无感应电流中无感应电流b.s与与a接通稳定后，接通稳定后，r两端的电压为两端的电压为0c.s与与b接通稳定后，接通稳定后，r两端的电压为两端的电压为3 vd.s与与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为21解析解析s与与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，a错误；错误；s与与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，零，b正确；正

22、确；s与与b接通稳定后，根据接通稳定后，根据u1u2n1n2，可得，可得r两端两端的电压为的电压为3 v，c正确；原、副线圈的频率相同，正确；原、副线圈的频率相同，d错误。错误。答案答案bc2.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表接正弦交流电源，电压表v的示数为的示数为220 v，负载电阻负载电阻r44 ，电流表，电流表a1的示数为的示数为0.2 a。下列判断正确的。下列判断正确的是是()a.原线圈和副线圈的匝数比为原线圈和副线圈的匝数比为21b.原线圈和副线圈的匝数比

23、为原线圈和副线圈的匝数比为51c.电流表电流表a2的示数为的示数为0.1 ad.电流表电流表a2的示数为的示数为0.4 a答案答案b3.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在间作为副线圈，在a、b间输入电压为间输入电压为u1的交变电流时，的交变电流时，c、d间间的输出电压为的输出电压为u2，在将滑动触头从，在将滑动触头从m点顺时针转到点顺时针转到n点的过程中点的过程中()a.u2u1，u2降低降低

24、b.u2u1，u2升高升高c.u2u1，u2降低降低 d.u2u1，u2升高升高答案答案c4.用一理想变压器向一负载用一理想变压器向一负载r供电，如图所示，当增大负载电阻供电，如图所示，当增大负载电阻r时，原线圈中的电流时，原线圈中的电流i1和副线圈中的电流和副线圈中的电流i2之间的变化关系是之间的变化关系是()a.i2增大，增大，i1也增大也增大 b.i2增大，增大，i1却减小却减小c.i2减小，减小，i1也减小也减小 d.i2减小，减小，i1却增大却增大答案答案c5.(多选多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝

25、数可以通过滑动触头副线圈匝数可以通过滑动触头q来调节，在副线圈两端连接了来调节，在副线圈两端连接了定值电阻定值电阻r0和滑动变阻器和滑动变阻器r，p为滑动变阻器的滑片。在原线圈为滑动变阻器的滑片。在原线圈上加一电压为上加一电压为u的正弦交流电，则的正弦交流电，则()a.保持保持q的位置不动，将的位置不动，将p向上滑动时，电流表读数变大向上滑动时，电流表读数变大b.保持保持q的位置不动，将的位置不动，将p向上滑动时，电流表读数变小向上滑动时，电流表读数变小c.保持保持p的位置不动，将的位置不动，将q向上滑动时，电流表读数变大向上滑动时，电流表读数变大d.保持保持p的位置不动，将的位置不动，将q向

26、上滑动时，电流表读数变小向上滑动时，电流表读数变小答案答案bc【方法总结】【方法总结】关于理想变压器的四要点：关于理想变压器的四要点：(1)变压器不能改变直流电压。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。的频率。(3)理想变压器本身不消耗能量。理想变压器本身不消耗能量。(4)理想变压器基本关系中的理想变压器基本关系中的u1、u2、i1、i2均为有效值。均为有效值。基础过关基础过关1.输电过程输电过程(如图所示如图所示)2.输电导线上的能量损失：输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生

27、的，主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为表达式为q_。考点四远距离输电考点四远距离输电(/c)i2rtiri2r答案答案d答案答案a要点突破要点突破要点远距离输电原理要点远距离输电原理1.远距离输电的处理思路远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按对高压输电问题，应按“发电机发电机升压变压器升压变压器远距离输电远距离输电线线降压变压器降压变压器用电器用电器”，或按从，或按从“用电器用电器”倒推到倒推到“发发电机电机”的顺序一步一步进行分析。的顺序一步一步进行分析。2.远距离高压输电的几个基本关系远距离高压输电的几个基本关系(以图为例以图为例)【例题】【例题】 (2016浙江余杭期末浙江余杭

28、期末)远距离输电中，发电厂输送的电远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为功率相同，如果分别采用输电电压为u1110 kv输电和输电电输电和输电电压为压为u2330 kv输电。则两种情况中，输电线上通过的电流之输电。则两种情况中，输电线上通过的电流之比比i1i2等于等于()a.11 b.31c.13 d.91答案答案b精练题组精练题组1.发电厂发电机的输出电压为发电厂发电机的输出电压为u1，发电厂至学校的输电导线的总电，发电厂至学校的输电导线的总电阻为阻为r，通过导线的电流为，通过导线的电流为i，学校得到的电压为，学校得到的电压为u2，则输电线，则输电线上损耗的电压可表示为上损耗的电压可表示为()a.u1 b.u1irc.ir d.u