高二物理变交电流.

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1、高二物理变交电流知识点整理一、交变电流的产生1交变电流的概念：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。2交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，就能产生正弦交流电（1）交变电流产生的过程分析下图所示为矩形线圈abcd在磁场中绕轴OO转动时的截面图。转动过程中，穿过线圈的磁通量发生变化。其中ab和cd两条边在切割磁感线，产生感应电动势，线圈上就有了感应电流具体分析可从图中看出，图时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；图时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；图同图；图中电流从a端流出，图同图，这说明电流方向发生了改变（2）关于中性面线圈平面垂直于磁感线时线圈中

2、的感应电流为零，这一位置叫中性面 如图和图位置。线圈平面经过中性面时，磁通量最大，电流方向发生改变线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变两次。（3）交流电动势的最大值在交变电流的产生过程中，当线圈平面处于中性面时尽管磁通量最大，但电动势的瞬时值为零。而当线圈平面与中性面垂直时，尽管磁通量为零，但由于切割磁感线的两条边速度和磁场方向垂直，使得磁通量的变化率最大，所以电动势的瞬时值e达到最大值Em二、正弦式电流的变化规律1.正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 规律物理量函数图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin tsin

3、 t电流iImsin tsin t2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时,SB,最大, =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,SB,=0, 最大,e最大,i最大,电流方向不改变.3.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em=nBS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：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=Imsint.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=Imcost. 例题分析【例1】如图(a)所示，一矩形线

4、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=45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( )三、交变电流“四值”的理解与应用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eEmsin tiImsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值EmnBSIm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EUI适用于正(余)弦式电流(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”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平

5、均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值Bln计算通过电路截面的电荷量【例2】一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图所示的角速度匀速转动,外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向.(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大?(3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势为多大?四、几种典型交变电流有效值的计算问题1.计算交流电有效值应注意的几个问题(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应,抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.(2)利用两类公式和可分别求得电流有效值

6、和电压有效值.(3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电,其中的和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I=Im/,U=Um/求解.2.几种典型的交变电流【例3】两个完全相同的电热器，分别通过如图a和b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PaPb等于多少？ 课堂练习1电阻R1、R2与交流电源按照图所示甲方式连接，R110 ，R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示则 ()A通过R1的电流有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V2.

7、如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为()A1 B12 C13 D163如图所示，一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是()A当磁通量为零时，感应电动势也为零 B当磁通量减小时，感应电动势在减小C当磁通量等于0.5m时，感应电动势等于0.5Em D角速度等于4将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示下列说法正确的是()A电路中交变电流的

8、频率为0.25 HzB通过电阻的电流为 AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V变压器一、理想变压器1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器2、作用：在输送电能的过程中改变电压3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象（互感）4、理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：，忽略原、副线圈内阻，有 U1E1 ，U2E2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 由此便可得理想变压器

9、的电压变化规律为在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有 ，而 ，于是又得理想变压器的电流变化规律为，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别）二、变压器的物理量变化的规律1、电压规律 理解：（1）U1由电源决定，U2 随U1和n的变化而变化，副线圈相当于一个新电源 （2）U / n 表示单匝线圈的电压。（类比于砌墙）2、功率规律 理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量 （2

10、）p1随p2的变化而变化，但p1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律理解： R增大，I2 减小，p2 减小，p1减小，I1 减小 n2增加，U2增加，I2 增加，p2增加，p1增加，I1增加结论：I1随I2地变化而变化4、 多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 （类比：砌墙）U1 I1U3I3U2 I2（2） 令变压器的动态分析1首先明确变压器各物理量间的制约关系变压器原、副线圈匝数n1、n2确定，U1决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关U2与负载电阻R，通过欧姆定律决定了输出电流I2的大小，输出功率

11、P2决定输入功率P1，P1U1I1，从而决定I1大小， 2分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定1匝数比不变的情况(如图5所示)(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化(3)I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化 图52负载电阻不变的情况(如图6所示)(1)U1不变，发生变化，故U2变化(2)R不变，U2变化，故I2发生变化(3)根据P2，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1

12、发生变化 图63分析动态问题的思路程序可表示为例题分析一：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想变流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S闭合后( )AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变二： 如图8所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是

13、( )A保持P的位置不变，S由b切换到aB保持P的位置不变，S由a切换到bCS掷于b位置不动，P向上滑动DS掷于b位置不动，P向下滑动三：如图所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开.当K接通时，以下说法中正确的是A.副线圈的两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大四：如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为U1时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K开启，然后当电键K闭合时A.电压U1不变，U2变大B.电灯L1变亮，L2变暗C.电灯L1变暗，L2变亮D.原线圈中的电流变大三、远距离输电用户电源U,pU，pRU，pA、明确物理量 电源的输出电压U，输出功率p 导线上损失电压U，损失功率p 用户得到的电压U，得到的功率pB怎样减少电能损失1、 减小时间t2、 减小电阻 减小导线长度L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积s3、 减小电流，提高输出电压，p与输出电压U平方反比C其他方面的能量损失输电线上的电压损失，除与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。