1 專題11交變電流 考點(diǎn)46交變電流 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 2 考點(diǎn)46交變電流 1 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 當(dāng)閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流隨時間按正弦規(guī)律變化 稱為正弦式電流 2 正弦交流電的變化規(guī)律 1 中性面 線圈平面和磁場方向垂直時的位置稱為中性面 此時穿過線圈的磁通量最大 但變化率為零 感應(yīng)電動勢為零 線圈平面與中性面垂直時 磁通量為零 磁通量的變化率最大 電動勢最大 3 2 若從中性面開始計時 函數(shù)式e Emsin t 其中最大值Em nBS 若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時 函數(shù)式e Emcos t 3 圖像 正弦交流電的電動勢e 電流i和電壓u的變化規(guī)律可用正弦或余弦函數(shù)圖像描述 3 表征交變電流的物理量 1 瞬時值 是指交變電流在某一時刻所具有的數(shù)值 常用e u i表示 若線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動計時 則t時刻的感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為e Emsin t 感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式為i Imsin t 電路中用電器兩端的電壓瞬時值表達(dá)式為u Umsin t 考點(diǎn)46交變電流 4 考點(diǎn)46交變電流 5 考點(diǎn)46交變電流 交變電流的內(nèi)容一直都是高中物理學(xué)習(xí)的一個難點(diǎn) 本專題考查題型通常是選擇題 重點(diǎn)考查交流電的產(chǎn)生原理 圖像 表達(dá)式以及交流電的有效值 考法1交變電流的描述方法 1 交流電產(chǎn)生過程中的兩個特殊位置 6 考點(diǎn)46交變電流 7 2 瞬時值表達(dá)式的書寫 1 確定正弦式交變電流的峰值 根據(jù)已知圖像或由公式Em nBS 求出相應(yīng)峰值 2 明確線圈的初始位置 找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動 則i t圖像為正弦函數(shù)圖像 函數(shù)式為i Imsin t 考點(diǎn)46交變電流 8 線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動 則i t圖像為余弦函數(shù)圖像 函數(shù)式為i Imcos t 線圈不是從以上兩位置開始轉(zhuǎn)動 先通過三角函數(shù)變換到以上兩種形式 再寫出函數(shù)表達(dá)式 3 如何理解正弦式交變電流的圖像 1 正弦式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 考點(diǎn)46交變電流 9 2 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(diǎn)找出線圈旋轉(zhuǎn)到中性面的時刻 線圈中磁通量最大的時刻是零時刻 t2時刻和t4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(diǎn) 找出線圈平行于磁感線的時刻 線圈中磁通量為零是在t1時刻和t3時刻 感應(yīng)電動勢最大和感應(yīng)電流最大的時刻是t1時刻和t3時刻 考法2對平均值和有效值的求解 1 平均值 考點(diǎn)46交變電流 10 要計算交變電流在某一段時間內(nèi)的平均值 需要應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律 則感應(yīng)電動勢的平均值表達(dá)式為E 感應(yīng)電流的平均值表達(dá)式為 電路中用電器兩端的電壓的平均值表達(dá)式為U IR 不同時間內(nèi)平均值一般不同 平均值大小還和電流的方向有關(guān) 若一段時間內(nèi)電流的方向發(fā)生改變 則流過導(dǎo)線橫截面的電荷量為兩個方向上的電荷量之差 平均值是和電荷量相關(guān)聯(lián)的 所以凡涉及計算一段時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面電荷量的問題 應(yīng)利用平均值處理 注意 正弦交流電在一個周期內(nèi)平均值為零 考點(diǎn)46交變電流 11 考點(diǎn)46交變電流 12 3 幾種典型交變電流的有效值 考點(diǎn)46交變電流 13 考點(diǎn)46交變電流 14 3 對交變電流 四值 的比較 返回專題首頁 考點(diǎn)46交變電流 15 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 1 理想變壓器 在改變交流電壓過程中無能量損失的變壓器 輸入功率等于輸出功率 即P1 P2 變壓器只能改變交流電壓 不能改變直流電壓 2 變壓器的規(guī)律 3 遠(yuǎn)距離輸電 為減小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 線路上的電流 輸電線上損失的功率 P I2R線 可知 16 由于變壓器與遠(yuǎn)距離輸電密切聯(lián)系生活實(shí)際 觸及能源利用的社會熱點(diǎn) 符合貼近現(xiàn)實(shí) 突出能力的命題趨勢 仍不失為備考的重點(diǎn) 高考中對該部分的考查有變壓器的原理 動態(tài)變化 遠(yuǎn)距離輸電工作原理 遠(yuǎn)距離輸電中線路損耗等問題 考法3變壓器各物理量的決定因素 1 一個副線圈的變壓器當(dāng)理想變壓器的原 副線圈的匝數(shù)不變時 如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化 如圖所示 確定其他有關(guān)物理量的變化時 可依據(jù)以下原則判定 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 17 1 輸入電壓U 決定輸出電壓U 這是因為輸出電壓 當(dāng)U 不變時 不論負(fù)載電阻R變化與否 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 在使用變壓器時 不能使變壓器短路 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U 一定的情況下 當(dāng)負(fù)載電阻R增大時 I2減小 則變壓器的輸出功率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 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 18 2 有兩個及兩個以上副線圈的變壓器 1 任意兩個線圈的端電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比 可以是原線圈和任意一個副線圈之間 也可以是任意兩個副線圈之間 如圖所示 有 2 電流和匝數(shù)之間不再是反比關(guān)系 由輸入功率等于輸出功率 即U I1 I2 I 和電壓關(guān)系可得出電流和匝數(shù)之間的關(guān)系 整理得 I1n1 I2n2 I3n3 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 19 考法4理解遠(yuǎn)距離輸電中功率的損失 1 遠(yuǎn)距離輸電的損失遠(yuǎn)距離輸電中 輸電線路上損失的功率 就是因為輸電導(dǎo)線有電阻R線 電流通過輸電導(dǎo)線因發(fā)熱損失的功率 如圖所示 如果遠(yuǎn)距離輸電的電功率P不變 輸電電壓為U 輸電導(dǎo)線電阻為R線 則輸電導(dǎo)線上發(fā)熱損失的功率 P I2R線 因此輸電電壓若提高n倍 則 P減為原來的 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 20 2 高壓輸電原理在發(fā)電端需用升壓變壓器把電壓升高 在用戶端用降壓變壓器把電壓降低到用戶需要的電壓 在變壓器為理想變壓器的情況下 發(fā)電端 P0 U1I1 U2I2 用戶端 P U3I3 U4I4 其中U2 U3 I2R I2 I3 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電 21 考點(diǎn)47變壓器遠(yuǎn)距離輸電