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1、防作弊页眉交流电复习与巩固编稿：张金虎 审稿：李勇康 【学习目标】1.知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流。2.理解电容、电感对交流电的导通和阻碍作用。3.掌握变压器电压与匝数的关系。4.了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理。【知识网络】特殊位置线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动产生定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流交变电流表征交变电流的物理量电感：通直流、阻交流，通低频、阻高频电容：通交流、隔直流，通高频、阻低频电感、电容结构：原线圈、副线圈、铁芯原理：互感现象基本规律理想变压器电能的输送交变电流中性面（）：磁通量最大，感应电动势最小，电流改
2、变方向：磁通量为零，感应电动势最大， 表达方式：（从中性面开始计时），为角速度最大值： 有效值：根据电流热效应定义正弦式交变电流周期、频率：互为倒数平均值：变压规律：变流规律：（只有一个副线圈时）功率关系：电压互感器、电流互感器功率损失：电压损失：高压输电【要点梳理】要点一、交变电流的“四值”近几年高考在考查“交变电流”一章中的有关内容时，主要是考查了交变电流的四值，即最大值、有效值、平均值、瞬时值。下面举例说明在什么情况下应该使用交变电流的什么值。1研究电容器的耐压值时，只能用峰值（最大值）。2研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值。 3研究交变电流通过导体截面的电荷量时，只能
3、用平均值。4在研究交变电流某一时刻的电流、电压时，只能用瞬时值。5综合应用“四值”要点二、交变电流图象的应用 任何物理规律的表达都可以有表达式和图象两种方法，交变电流的变化除用瞬时值表达外，也可以用图象来进行表述，其主要结构是横轴为时间或角度，纵轴为感应电动势、交变电压或交变电流。 正弦式电流的电动势、电流、电压图象都是正弦（或余弦）曲线，其图象有如下应用： 1根据图象可求交变电流的最大值及各时刻瞬时值； 2根据图象可求线圈在磁场中转动的周期和角速度；3可判断出线圈在磁场中转动的位置，例如如图所示，可以判断出产生这种交变电流的线圈是从垂直于中性面的位置时开始计时的，表达式应为，图象中时刻线圈的
4、位置为中性面，时刻线圈平面平行于磁场方向。 要点三、变压器的有关问题 理想变压器须具备以下条件：不计铜损，即变压器的原、副线圈的内阻很小，可以忽略，在有电流通过时认为不产生焦耳热；不计铁损，即变压器铁芯内不产生涡流，无热损耗；不计磁漏，即原、副线圈中的磁通量总保持相同。 变压器问题是近年来高考的热点，考查的重点是对单相理想变压器工作原理的理解和对变压器动态变化问题的分析。由于变压器与电能输送密切相关，贴近生活实际，触及能源利用的热点，应当作为备考的重点。 解题思路如下： （1）电压思路：变压器原、副线圈的电压之比，当变压器有多个副线圈时（2）功率思路：理想变压器的输入、输出功率相等，即，当变压
5、器有多个副线圈时 （3）电流思路：变压器有一个副线圈时，有；当变压器有多个副线圈时，有要点诠释：有关变压器的考题主要有以下几种类型：1采用原理思路分析“”型理想变压器问题2理想变压器中的动态变化问题 3变压器原线圈中接有用电器的问题4有两组以上副线圈的变压器问题5远距离高压输电问题要点四、交变电流和力学的综合问题 在解决交变电流和力学的综合问题时应注意以下几点： 1交变电流的大小和方向、交变电压的大小和正负都随时间周期性变化，从而引起磁场、电场的强弱和方向周期性变化，所以研究带电粒子在交变电场中受力时，要进行细致的动态受力分析。 2粒子在交变电场中，常见的运动情境有以下三种： （1）带电粒子做
6、定向运动； （2）带电粒子以某位置为中心做往复运动； （3）带电粒子做偏转运动。 3分析时应注意由于交变电流的周期性变化而引起的分析结果出现多解的可能。【典型例题】类型一、交变电流的“四值”例1边长为的匝正方形线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，以角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为。求线圈从中性面开始转过角的过程中产生的热量。【思路点拨】把握好交变电流的四值：“最大值、有效值、平均值、瞬时值”，确定在什么情况下应该使用交变电流的什么值。【答案】【解析】线圈中产生的热量需从转动过程中交变电流的有效值考虑。因线圈中感应电动势的峰值为，故线圈中电流的有效值为，线圈转过角的时间为所以在转动过程
7、中产生的热量 【总结升华】不仅热量用有效值，各种交流电表指示的电压、电流和交流电器上标注的额定电流、额定电压，指的都是有效值，与热效应有关的计算，如保险丝的熔断电流等都必须用有效值。 例 2在例题1中，求线圈从中性面开始转过角的过程中，通过导线截面的电荷量。【答案】【解析】线圈转过角的过程中，感应电动势和感应电流的平均值分别为所以流过导体截面的电荷量为。【总结升华】电磁感应现象中通过截面的电荷量，解答选择、填空题时可直接用公式，解答计算题时必须进行推导。举一反三:【高清课堂：交流电复习与巩固 例1】【变式】如图所示，矩形线圈共匝， 。在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直磁场的轴以每秒转的速度转动。
8、 （1）线圈在什么位置时感应电动势最大，为多少？（2）以图示位置为计时时刻，电动势的变化规律怎样？（3）从图示位置转过的过程中感应电动势的平均值为多少？（4）从图示位置开始计时，时，线圈中感应电动势是多少？【答案】（1）（2）（3）() 【解析】（1）线圈平面与磁感线平行时电动势最大， （2）（3）. (请注意到它与有效值的区别)() 例3有一个电子元件，当它两端的电压的瞬时值高于时则导电，低于时不导电，若把这个电子元件接到的正弦式电流的两端，则它在内导电_次，每个周期内的导电时间为_。 【思路点拨】根据题意画出电压随时间变化的图像，写出电压随时间变化的表达式。分别代入给定电压值。【答案】 【
9、解析】由题意知，加在电子元件两端电压随时间变化的图象如图所示，表达式为。 其中，得。把代入上述表达式得到，。所以每个周期内的通电时间为。 由所画的图象知，一个周期内导电两次，所以内导电的次数为。 【总结升华】研究交变电流某一时刻的电流、电压或某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值。举一反三:【高清课堂：交流电复习与巩固 例】【变式】如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝的熔断电流为，电容器的击穿电压为。若在间加正弦交流电压，并适当地调节和接入电路中的阻值，使恰好不被熔断，恰好不被击穿，则电流表的读数为 ，电压表的读数为_ 。【答案】 【解析】保险丝的熔断电流是指电流的有效值，而电容器的击穿
10、电压是指电压的最大值，所以电流表的读数为。电压表的读数为 例4将交变电压V接到“”的灯泡两端，如灯泡灯丝电阻保持不变，求： （1）通过灯泡电流的最大值； （2）灯泡的实际功率； （3）每秒钟电流方向改变的次数； （4）通过灯泡电流的瞬时值表达式。【答案】（1） （2） （3）次 （4）【解析】（1）交变电压的有效值，灯的额定电压为，因此恰好正常发光。由“”知该灯电阻为。通过灯泡电流的最大值为。 （2）灯泡的实际功率与额定功率相同，。 （3）周期，秒钟电流方向改变的次数（次）。 （4）通过灯泡电流的瞬时值表达式为。举一反三:【高清课堂：交流电复习与巩固 例3】【变式】如图为电热毯的电路图，电热丝
11、接在的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置使输入电压变为图所示波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（ ） A B C D 【答案】B【解析】电压表的读数是交流电的有效值，原电流的电压有效值是设图所示的电压的有效值为，最大值为，电压表的读数为: 类型二、交变电流图象的应用例5(2014 南京质检)如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图像如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是()A线圈先后两次转速之比为12B交流电a的电压瞬时值u10sin 0.4t(V)C交流电b的电压最大
12、值为VD在图中t0时刻穿过线圈的磁通量为零【答案】C【解析】产生的正弦交流电的周期之比为23，线圈先后两次转速之比为32 ，选项A错误；交流电a的周期为0.4 s，交流电a的电压瞬时值u10sin5t(V)，选项B错误；由最大值nBS可知，二者最大值之比为32，交流电b的电压最大值为 V，选项C正确；在图中t0时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，选项D错误。 例6一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是（ ） A时刻线圈平面与中性面垂直 B时刻，的变化率达最大 C时刻，交流电动势达到最大 D该线圈相应的交流电动势图
13、象如图乙所示 【答案】B【解析】由于时，有最大值，故线圈应在中性面位置，A错；从图象上可直观的判断出时刻的变化率达最大，B正确；时刻的变化率最小，交流电动势达到最小，C错误；时的变化率最小，交流电动势应有最小值，D错误。 类型三、变压器的有关问题例7(2014 黄山七校联考)如图所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表。当滑动变阻器R的滑动头向下移动时()A灯L变亮B各个电表读数均变大C因为U1不变，所以P1不变DP1变大，且始终有P1P2【答案】D【解析】当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R两端电压增大，电压表读数减小，电灯L变暗，选项A、B错误；根据变压器功率关系，P1变大，且始终有P1P2 ，选项C错误D正确。 举一反三:【高清课堂：交流电复习与巩固 例5】【变式】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“”灯泡一只，且灯泡正常发光。则（ ） A电流表的示数为B电源输出功率为C电流表的示数为D原线圈端电压为【答案】C【解
