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1、高中物理-交流电交流电复习方略及真题考纲定位 高考命题点考纲要求高考真题1.交变电流、正弦式交变电流及描述通过实验，认识交变电流能用公式和图象描述正弦交变电流见2022年高考真题练习2.变压器及远距离输电通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系知道远距离输电时通常采用高压输电的原因3.发电机和电动机了解发电机和电动机工作过程中的能量转化认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用知识重现一、正弦式交变电流的产生及变化规律1交变电流的产生(1)交变电流：电流的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交变电流，简称交流电下图为几种交流电的电流随时间变化的图象(2)产生原理：将闭合线圈置于匀强磁
2、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(3)交流电产生过程中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点BSBSBS，最大0，最小en0，最小ennBS，最大感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变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)规律物理量函数表达式图象磁通量mcostBScost注意：与线圈匝数无关电动势eEmsintnBSsint电压uUmsintsin t电流iImsintsin t二、描述交变电流的物理量1瞬时值、最大值和有效值(1)瞬时值：
3、交流电在任一时刻的值叫瞬时值(2)最大值：瞬时值中最大的值叫最大值，又称峰值(3)有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的让交流电与恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交流电的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U称为这个交流电的有效值2交变电流“四值”的区别与联系正弦式交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用表示，它们之间的关系如下表所示物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力最大值最大的瞬时值Emn
4、BSIm确定用电器的耐压值，如电容器、晶体管等的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值对正弦式交流电：E，U，I计算与电流热效应相关的量，如功、功率、热量等；交流电表的测量值；电气设备所标注的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴围成面积与时间的比值n计算通过电路某一截面的电荷量：qt3.周期和频率(1)周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间在一个周期内，交流电的方向变化两次(2)频率f：交流电在1 s内完成周期性变化的次数角频率：2f，单位为弧度/秒三、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
5、，阻低频四、理想变压器1理想变压器的构造和原理变压器由铁芯、原线圈、副线圈组成，如图所示当原线圈中通入交流电时，由于互感作用，变压器原、副线圈中磁通量变化率相同，由法拉第电磁感应定律有En，则.由于理想变压器忽略铜损和铁损，则EU，P1P2，故而得出，.2.理想变压器原、副线圈基本量的关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，即，与副线圈的个数无关电流关系只有一个副线圈时：；有多个副线圈时：由P入P出得U1I1U2I2U3I3UnIn或I1n1I2n2I3n3Innn频率关系f1f2，变压器不改变交流电的频率3.理想变压器的制约关系(1)
6、电压：原决定副根据变压器的原理可知，输入电压U1决定输出电压U2，U2U1.当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2都不会改变(2)电流：副决定原输出电流I2决定输入电流I1.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增大，则I1相应增大因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路(3)功率：副决定原输出功率P2决定输入功率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4常见变压器(1)自耦变压器(如家用调压变
7、压器)铁芯上只有一个线圈，可升压，也可降压，如图甲、乙所示(2)电压、电流互感器原理：如图所示用途：测高电压和强电流五、远距离输电1采用高压输电的原因输电线上损耗的功率：P损I线UIR线R线当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.2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.电压关系：，U2U3U.功率关系：P1P2，P3P4，P2P3P.(3)电压损失U电压损失：输电线路始端电压U2与输电线路末端电压U3的差值，UU2U3IR线(R线为输电线路电阻)减小输电线路电压损失的两种方法减小输电线
8、路电阻：由R可知，间距一定时，使用电阻率小的材料或增大导体横截面积均可减小电阻减小输电电流I：由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流注意：(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)高中阶段的计算中，只考虑电线电阻所造成的电压损失，而忽略因容抗、感抗造成的电压损失(4)功率损失P输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率两者关系是PPP(P为输送功率，P为用户所得功率)除了利用PPP计算输电线路上的功率损失外，还可用下列方法计算：PI2R线，I为输电线路上的电流，R线为线路电阻P，U为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻PUI
9、，U为输电线路上损失的电压，I为线路上的电流规律总结一、 常用结论1. 安培力做功与能量转化E rR（1）电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程，产生和维持感应电流存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程.（2）电动机模型：安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量（动能、焦耳热等）的过程，安培力做多少正功，就有多少电能转化为其它形式能量。（3）发电机模型：因为多数情况下，安培力在电磁感应现象中是以阻力的形式出现的。所以，感应电流所受到的安培力在电磁感应现象中做负功。安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程，克服安培力做多少功，就有多少其它形式能量转化为电能.如图所示，
10、导体棒在恒力F作用由静止开始运动。导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热；另一部分用于增加导体的动能.导体在达到稳定状态之后，外力移动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热.2. 交流电的产生：计算感应电动势的最大值用；计算某一段时间内的感应电动势的平均值用，而不等于对应时间段内初、末位置的算术平均值。即，注意不要漏掉n。3.正弦交流电的产生： 中性面垂直磁场方向，线圈平面平行于磁场方向时电动势最大。最大电动势： 与e此消彼长，一个最大时，另一个为零。以中性面为计时起点，瞬时值
11、表达式为;以垂直切割时为计时起点，瞬时值表达式为 非正弦交流电的有效值的求法：2一个周期内产生的总热量。 理想变压器原副线之间相同的量： P, ,T ,f, 远距离输电计算的思维模式： 求电热：有效值；求电量：平均值 只有正弦交流电，物理量的最大值和有效值才存在倍的关系。对于其他的交流电，需根据电流的热效应来确定有效值。4. 变压器供交流用，恒定电流不能用。理想变压器，初级U I值，次级U I值，相等是原理。电压之比值，正比匝数比；电流之比值，反比匝数比。运用变压比，若求某匝数，化为匝伏比，方便地算出。远距输电用，升压降流送，否则耗损大，用户后降压。二、题型应用交流电部分1. 交变电流的产生和
12、变化规律2. 交变电流“四值”的理解与应用3. 理想变压器中有关物理量的动态分析4. 理想变压器的综合分析5. 远距离输电问题6. 交变电流的图像问题四）本章考试题型归纳与分析：考试的题型：选择题考试核心考点与题型：选择题列表总结本章学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司章节核心问题常用公式原理常用方法常见题型重要概念交流电 交流电模型 变压器 远距离输电模型 变压器规律(1)功率关系：P入P出.(2)电压关系：.若n1n2，为降压变压器；若n1n2，为升压变压器.(3)电流关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn. 有
13、效值计算 变压器规律（三式三决定）u 电压关系：U1决定U2.u 电流关系：I2决定I1.u 功率关系：P出决定P入 计算有效值（一个周期、各段相加） 交流电产生模型线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次（一个周期两次变化） 有效值计算（除以根二正弦交流电、削掉正弦一半峰值半、直流电有效值值不变、常见组合直流半正弦、等效直流取一周期段） 传感器使用 交变电流的表达式和图象 交变电流“四值”的计算(1)最大值：EmnBS，分析电容器的耐压值；(2)瞬时值：EEmsin t(由中性面开始计时)，计算闪光电器
14、的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；(4)平均值：En，计算通过电路截面的电荷量. 理想变压器的原理和性质 变压器的基本规律应用与动态分析 原线圈串联电阻的变压器（电流相同切入点） 远距离输电模型有效值82022年高考真题练习1、（2022浙江6月卷T12）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（）A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比B. 单位时间流过面积的流动空气动能为C. 若每天平均有的风能资源，则每
