專題十一 交變電流,高考物理（浙江專用）,考點一交變電流的產(chǎn)生及描述 考向基礎(chǔ) 一、交變電流 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流。如圖(a)(b)(c)(d)所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流,如圖(a)所示。,考點清單,二、正弦式交變電流的產(chǎn)生及周期、頻率 1.產(chǎn)生:在勻強磁場里,繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的是正弦式交變電流。 2.周期和頻率:交變電流完成一次周期性變化所用的時間叫周期;1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。它們和角速度間的關(guān)系為=2f。,三、對描述交變電流的“四值”的比較和理解,考向突破 考向描述交變電流的物理量 中性面與峰值面的比較,注意(1)線圈經(jīng)過中性面時電流方向改變,在一個周期內(nèi),電流方向改變兩次。 (2)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生正弦式交流電;線圈從峰值面開始轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生余弦式交流電。,例1(2018浙江東陽中學(xué)期中)某交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖所示,如果其他條件不變,僅使線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膬杀?則交流電動勢的最大值和周期將分別變?yōu)?) A.400 V,0.02 sB.200 V,0.02 s C.400 V,0.08 sD.200 V,0.08 s,解析由圖讀出原來交流電動勢的最大值Em=100 V,周期T=0.04 s,根據(jù)感應(yīng)電動勢最大值的表達(dá)式Em=NBS=2NBSn可知,Em與n成正比,則線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膬杀?感應(yīng)電動勢最大值變?yōu)樵瓉淼膬杀?Em=200 V。由公式T=分析可知,線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膬杀?周期變?yōu)樵?來的一半,即T=0.02 s。故選B。,答案B,考點二變壓器、電能的輸送 考向基礎(chǔ) 一、電阻、感抗與容抗,二、變壓器及其原理 1.主要構(gòu)造:變壓器是由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成的。變壓器構(gòu)造如圖。 2.工作原理:根據(jù)電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓。,3.理想變壓器,續(xù)表,三、兩種常見的變壓器 1.自耦變壓器(如調(diào)壓變壓器):鐵芯上只繞一個線圈,可升壓,可降壓。 2.互感器,四、遠(yuǎn)距離高壓輸電 1.高壓輸電 (1)高壓輸電原因:為減少輸電線路上的電能損失,常采用高壓輸電,這是因為輸送功率一定時,線路電流I=,輸電線上損失的功率P損=I2R線= ,可知P損=。 (2)P損=R線,U是指輸送的總電壓,即從發(fā)電站發(fā)出后,經(jīng)過升壓變壓 器后的輸出電壓。,2.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系,方法1 正弦交變電流圖像的應(yīng)用技巧 正弦交變電流隨時間的變化情況可以從圖像上表示出來,圖像描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律,它是一條正弦曲線, 如圖所示,從圖中我們可以找出正弦交變電流的 最大值Im、周期T,也可以根據(jù)線圈在中性面時感 應(yīng)電動勢e為零、感應(yīng)電流i為零、線圈中的磁通 量最大的特點,找出線圈旋轉(zhuǎn)到中性面的時刻,即 線圈中磁通量最大的時刻是0時刻、t2時刻和t4,方法技巧,時刻。也可以根據(jù)線圈旋轉(zhuǎn)至平行于磁感線時,感應(yīng)電動勢最大、線圈中感應(yīng)電流最大和磁通量為零的特點,找出線圈平行于磁感線的時刻是t1時刻和t3時刻。,例1在勻強磁場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,如圖甲所示,產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖乙所示,則() A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合 C.線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 V D.線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz,解析線框中感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比,而t=0.005 s時e最大,故A錯誤。t=0.01 s時e=0,故B正確。電動勢有效值為311 V=220 V,故C錯誤。周期T=0.02 s,頻率f=50 Hz,故D錯誤。,答案B,方法2理想變壓器的動態(tài)分析技巧 理想變壓器的幾個制約關(guān)系。 當(dāng)理想變壓器的匝數(shù)比不變時,如圖所示,各量相互關(guān)系如下:,(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2。這是因為輸出電壓U2=U1,當(dāng)U1不變 時,不論負(fù)載電阻R變化與否,U2都不會改變。 (2)輸出電流I2決定輸入電流I1,在輸入電壓U1一定的情況下,輸出電壓U2也被完全確定。當(dāng)負(fù)載電阻R增大時,I2減小,則I1相應(yīng)減小;當(dāng)負(fù)載電阻R減小時, I2增大,則I1相應(yīng)增大。因此在使用變壓器時,不能使變壓器副線圈短路。,(3)輸出功率P2決定輸入功率P1,理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等,即P1=P2。在輸入電壓U1一定的情況下,當(dāng)負(fù)載電阻R增大時,I2減小,則變壓器輸出功率P2=I2U2減小,輸入功率P1也將相應(yīng)減小;當(dāng)負(fù)載電阻R減小時,I2增大,變壓器的輸出功率P2=I2U2增大,則輸入功率P1也將增大。,例2(多選)如圖所示,某理想變壓器的原線圈接一交流電,副線圈接如圖所示電路,開關(guān)S原來閉合,且R1=R2,現(xiàn)將S斷開,那么交流電壓表的示數(shù)U、交流電流表的示數(shù)I、電阻R1上的功率P1及該變壓器原線圈的輸入功率P的變化情況正確的是() A.U增大B.I增大 C.P1減小D.P減小,解析開關(guān)S由閉合到斷開時,負(fù)載電阻變大,變壓器的輸出電壓U2不變,則輸出電流I2變小,R兩端的電壓變小,R1上的電壓變大,電阻R1上的功率 P1=,R1不變,U變大,則P1增大,故A正確,C錯誤。由電流與匝數(shù)的關(guān)系可知電流表的示數(shù)I減小,B錯誤。輸出電功率P出=I2U2,U2不變,I2減小,則P出減小,輸入功率等于輸出功率,所以D正確。,答案AD,方法3 遠(yuǎn)距離輸電的分析技巧 遠(yuǎn)距離輸電時,由于輸電線路上存在電阻,根據(jù)電流熱效應(yīng)Q=I2Rt,總有一部分電能損失在輸電線路上。減小線路上的電能損失,有兩種方法:一是減小輸電線上的電阻;二是減小輸電線路上通過的電流。 根據(jù)P=UI可知,要減小輸電線路上的電流,可采用高壓輸電,這是減少線路電能損失的有效方法(如圖)。,1.輸電過程的電壓關(guān)系 2.輸電過程功率的關(guān)系,例3某水電站,用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶,其輸出電功率是3106 kW?，F(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說法正確的是 () A.輸電線上輸送的電流大小為2.0105 A B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9108 kW D.輸電線上損失的功率為P=U2/r,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻,解析輸電線上輸送的電流為I= A=6103 A,A項錯誤;輸 電線上損失的電壓為U損=IR=61032.5 V=1.5104 V=15 kV,B項正確;當(dāng)用5 kV電壓輸電時,輸電線上損失的功率不會超過3106 kW,與實際情況相背,故C項錯誤;當(dāng)用公式P=計算損失的功率時,U為輸電線上 損失的電壓而不是輸電電壓,D項錯誤。,答案B,