《高考物理一轮基础总复习：交变电流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮基础总复习：交变电流（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、交变电流,规律要点 1.交变电流的产生,(1)产生原理：将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中将产生按正弦规律变化的交流电。,高考物理一轮基础总复习,(2)交流电产生过程中的两个特殊位置,注意：正弦式交流电的变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关。,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),3.交变电流“四值”的区别与联系,4.电感、电容对交流电的阻碍作用,(1)电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频。 (2)电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频。,5.理想变压器,(1)理想变压器原、副线圈基本量的关系,功率：副决定原。输出功率P2决定输
2、入功率P1。理想变压器的输出功率与输入功率相等，即P2P1。在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则P2I2U2减小，P1也将相应减小；当R减小时，I2增大，P2I2U2增大，则P1也将增大。,6.远距离输电相关的问题,(1)输电电路图,(2)基本关系 电流关系：n1I1n2I2，n3I3n4I4，I2I3。,-13-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,交变电流及其产生和描述 1.交变电流 (1)定义: 和 都随时间做周期性变化的电流。 (2)图象:如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫 交变电流,如图甲所示。,大小 方向,
3、正弦式,-14-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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。如图甲、乙所示。,垂直于磁场,-15-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,3.正弦式交变电流的描述 (1)周期和频率 周期(T):交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间,公式 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)。 周期和频率的关系: (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
4、时) 电动势e随时间变化的规律:e= 。其中等于线圈转动的 ,Em= 。 负载两端的电压u随时间变化的规律:u= 。 电流i随时间变化的规律:i= 。,一次周期性,次数,Emsin t,角速度,nBS,Umsin t,Imsin t,-16-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,(3)交变电流的峰值、有效值 让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流值、电压值叫这个交流的有效值。对正弦式交变电流,其有效值和峰值的关系为,-17-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.(多选)右图为交流发电机示意图,线圈
5、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,AC,-18-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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,A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的
6、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( ) A.电流表的示数为10 A B.线圈转动的角速度为50 rad/s C.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,AC,-19-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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,T=0.02 s,所以 ,选项B错误;t=0.01 s时,电流最大,线圈平面与磁场方向平行,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
7、流的方向自左向右,选项D错误。,-20-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,交变电流的瞬时值、峰值、有效值的比较,-21-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,要掌握中性面特点:磁通量最大,但磁通量变化率为零,感应电动势为零。感应电流方向从经过中性面开始改变,从中性面开始计时,瞬时值表达式为正弦函数。,-22-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,电感和电容对交变电流的影响 1.电感器对交变电流的作用 (1)电感器对恒定电流是 的,对交变电流有 作用。 (2)电感器的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感器对交变电流的阻碍作用就 。 (3
8、)低频扼流圈:通 、阻 ; 高频扼流圈:通 、通 、阻 。 2.电容器对交变电流的作用 (1)电容器对恒定电流是 的,对交变电流有 作用。 (2)电容器的电容越大,交变电流的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就 。,导通,阻碍,越大,直流,交流,直流,低频,高频,隔绝,阻碍,越小,-23-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.(多选)如图所示,电阻R、电容C和电感L并联后,接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。当电路中交变电流的频率为f时,通过R、C和L的电流有效值恰好相等。若将频率降低为 f,分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值,则( ) A.I
9、1I3 B.I1I2 C.I3I2 D.I2=I3,BC,解析:将频率降低时,通过R的电流不变,电容器的容抗增大,通过C的电流减小,则有I1I2。电感线圈的感抗减小,通过L的电流增大,则有I3I2。故A、D错误,B、C正确。,-24-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.(多选)某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则( ) A.电感L1的作用是通高频 B.电容C2的作用是通高频 C.扬声器甲用于输出高频成分 D.扬声器乙用于输出高频成分,BD,解析:电感L1的作用是阻高频,所以扬声器甲用于输出低频成分,C1为旁路电容,A、C错误。电容C2的
10、作用是通高频,所以扬声器乙用于输出高频成分,B、D正确。,-25-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,电感器的应用扼流圈,(1)“通直流,阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的,因为(恒定)直流不变化,不能引起自感现象,交变电流时刻改变,必有自感电动势产生来阻碍电流的变化。 (2)“通低频,阻高频”这是对不同频率的交变电流而言的,因为交变电流的频率越高,电流的变化越快,自感作用越强,感抗也就越大。,-26-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,变压器、电能的输送 1.变压器 (1)基本结构:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。 (2)工作
11、原理:利用了电磁感应中的互感现象。 (3)常见的变压器:自耦变压器(铁芯上只绕 线圈,可升压,可降压);互感器。,一个,-27-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,(4)电压互感器和电流互感器比较:,并联,串联,电压,电流,-28-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.电能的输送 (1)功率损失和电压损失 功率损失:远距离输送电能,由于输电线上电流的热效应,电能转化为热能,出现功率损失,P= 。 电压损失:远距离输送电能,线路中电阻R线上消耗部分电压,U= 。 (2)减小功率损失和电压损失的方法 减小输电导线的 ,如采用电阻率小的材料,加大导线的横截面
12、积。,I2R线,IR线,电阻,输电电流,-29-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,B,-30-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.(多选)电流互感器和电压互感器如图所示。其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数,a、b为两只交流电表,则( ) A.A为电流互感器,且n1n2,a是电压表 C.B为电流互感器,且n3n4,b是电压表,AD,解析:由题图可知A为电流互感器,B为电压互感器,因此a是电流表,b是电压表。在A中,有I1n1=I2n2,要把大电流变为小电流,有n2n1;在B中,有 ,要把高电压变成低电压,则有n3n4;综上所述可知,选项A
13、、D正确。,-31-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,1.理想变压器原、副线圈基本量的关系,-32-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,2.输入和输出之间的制约关系 当理想变压器的匝数比不变时,如图所示,各量相互关系如下: (1)输入电压U1决定输出电压U2。这是因为输出电压 当U1不变时,不论负载电阻R变化与否,U2都不会改变。,-33-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,(2)输出电流I2决定输入电流I1。在输入电压U1一定的情况下输出电压U2也被完全确定,当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2增
14、大,则I1相应增大。在使用变压器时,不能使变压器副线圈短路。 (3)输出功率P2决定输入功率P1,理想变压器的输入功率与输出功率相等,即P1=P2。在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则变压器的输出功率P2=U2I2减小,输入功率P1也将相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,变压器的输出功率P2=U2I2增大,则输入功率P1也将增大。,-34-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,3.动态分析,大致有两种情况:一是负载电阻不变,原副线圈的电压U1、U2,电流I1、I2,输入和输出功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况;另一类是匝数比不变,上述各量随负载
15、电阻变化而变化的情况。动态分析问题的思路可表示为,-35-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 1.实验装置图 2.实验目的 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系。 3.实验器材 可拆变压器、多用电表、学生交流电源、滑动变阻器、导线若干。,-36-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,4.实验步骤 (1)按图所示实验电路连接实验器材; (2)保持原线圈的匝数不变,增加或减少副线圈的匝数,测量副线圈两端的电压; (3)保持副线圈的匝数不变,增加或减少原线圈的匝数,测量副线圈两端的电压; (4)将数据填入表格,分析实验数据,得出实验结论。,-37-,基础夯实精
16、准归纳,题组突破强化提升,5.注意事项 (1)输入电压不超过12 V。 (2)手不能接触裸露的导线、接线柱。 (3)电压表先用最大量程试测,然后再选用适当低挡位进行测量。 6.实验结论 在各种损耗可以忽略的情况下,原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比,即,-38-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,1.(实验器材)在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中,实验室中备有下列可供选择的器材: A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.条形磁铁 C.直流电源 D.多用电表 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是 (填器材前的字母),本实验中还需用到的器材是 。,答案 BC 低压交流电源,-39-,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,2.(实验原理与操作)(1)做探究变压器两个线圈的电压与匝数的关系实验时,原线圈接在学生电源上,用多用电表测量副线圈两端的电压,下列操作正确的是(
