高三物理《交变电流》知识点.docx

高三物理交变电流知识点中学物理学问点汇总：交变电流 中学物理学问点汇总：交变电流 交变电流学问点讲解1.沟通电的产生（1）沟通电：大小和方向均随时间作周期性改变的电流。方向随时间改变是沟通电的最主要特征。（2）沟通电的产生平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律改变的沟通电，这种沟通电叫正弦式沟通电。中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的改变率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向变更一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向变更两次。（3）正弦式沟通电的改变规律：若从中性面位置起先计时，那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律改变。图像如图所示：2.表征沟通电的物理量（1）描述沟通电的大小瞬时值：沟通电的瞬时值反映的是不同时刻沟通电的大小和方向。最大值：沟通电在改变过程中所能达到的最大值是表征沟通电强弱的物理量。有效值：是依据沟通电的热效应规定的，反映的是沟通电在能量方面的平均效果。让沟通电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就是沟通电的有效值。各种电器设备所标明的额定电流和额定电压均是有效值。（2）周期和频率是用来表示沟通电改变快慢的物理量：3.变压器（1）变压器的构造及原理构造：由一个闭合的铁芯以及绕在铁芯上的两组（或两组以上）的线圈组成。和电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈。工作原理原线圈加上交变电压后会产生交变的电流，这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量，那么副线圈中会产生交变电动势，若副线圈与负载组成闭合电路，副线圈中也会有交变电流产生，它同样在铁芯中激发交变的磁通量，这样，由于原、副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象叫互感现象。变压器工作的物理基础就是利用互感现象。（2）志向变压器铁芯封闭性好、无漏磁现象，即穿过原、副线圈的磁通量相等。线圈绕组的电阻不计，无铜损现象。铁芯中涡流不计，即铁芯不发热，无铁损现象。对志向变压器有：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。（3）原、副线圈中的电压、电流关系。功率关系：P1=P2。 4.远距离输电远距离输电要解决的关键问题是削减输电线上电能的热损耗。削减远距离输电过程中电能损失的方法：若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上热损耗P损=I2R小和增大S的方法减小R，但作用有限：另一是减小输电电流I，在输电功率P肯定的输电功率。 高考物理学问点汇总：交变电流 高考物理学问点汇总：交变电流 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性改变的电流，叫做交变电流。按正弦规律改变的电动势、电流称为正弦沟通电。2.正弦沟通电-(1)函数式：e=Emsint(其中Em=NBS)(2)线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的改变率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的改变率最大。(3)若从线圈平面和磁场方向平行时起先计时，交变电流的改变规律为i=Imcost。(4)图像：正弦沟通电的电动势e、电流i、和电压u，其改变规律可用函数图像描述。3.表征交变电流的物理量(1)瞬时值：沟通电某一时刻的值，常用e、u、i表示。(2)最大值：Em=NBS，最大值Em(Um，Im)与线圈的形态，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时，则应依据沟通电的最大值。(3)有效值：沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的。即在同一时间内，跟某一沟通电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该沟通电的有效值。求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦沟通电，其他交变电流的有效值只能依据有效值的定义来计算，切不行乱套公式。在正弦沟通电中，各种沟通电器设备上标示值及沟通电表上的测量值都指有效值。(4)周期和频率-周期T：沟通电完成一次周期性改变所需的时间。在一个周期内，沟通电的方向改变两次。频率f：沟通电在1s内完成周期性改变的次数。角频率：=2/T=2f。4.电感、电容对交变电流的影响(1)电感：通直流、阻沟通;通低频、阻高频。(2)电容：通沟通、隔直流;通高频、阻低频。5.变压器-(1)志向变压器：工作时无功率损失(即无铜损、铁损)，因此，志向变压器原副线圈电阻均不计。(2)志向变压器的关系式：电压关系：U1/U2=n1/n2(变压比)，即电压与匝数成正比。功率关系：P入=P出，即I1U1=I2U2+I3U3+电流关系：I1/I2=n2/n1(变流比)，即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。6.电能的输送-(1)关键：削减输电线上电能的损失：P耗=I2R线(2)方法：减小输电导线的电阻，如采纳电阻率小的材料;加大导线的横截面积。提高输电电压，减小输电电流。前一方法的作用非常有限，代价较高，一般采纳后一种方法。(3)远距离输电过程：输电导线损耗的电功率：P损=(P/U)2R线，因此，当输送的电能肯定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就削减到原来的1/n2。(4)解有关远距离输电问题时，公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用，其缘由是在一般状况下，U线不易求出，且易把U线和U总相混淆而造成错误。 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性改变的电流，叫做交变电流。按正弦规律改变的电动势、电流称为正弦沟通电。2.正弦沟通电-(1)函数式：e=Emsint(其中Em=NBS)(2)线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的改变率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的改变率最大。(3)若从线圈平面和磁场方向平行时起先计时，交变电流的改变规律为i=Imcost。(4)图像：正弦沟通电的电动势e、电流i、和电压u，其改变规律可用函数图像描述。3.表征交变电流的物理量(1)瞬时值：沟通电某一时刻的值，常用e、u、i表示。(2)最大值：Em=NBS，最大值Em(Um，Im)与线圈的形态，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时，则应依据沟通电的最大值。(3)有效值：沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的。即在同一时间内，跟某一沟通电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该沟通电的有效值。求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦沟通电，其他交变电流的有效值只能依据有效值的定义来计算，切不行乱套公式。在正弦沟通电中，各种沟通电器设备上标示值及沟通电表上的测量值都指有效值。(4)周期和频率-周期T：沟通电完成一次周期性改变所需的时间。在一个周期内，沟通电的方向改变两次。频率f：沟通电在1s内完成周期性改变的次数。角频率：=2/T=2f。4.电感、电容对交变电流的影响(1)电感：通直流、阻沟通;通低频、阻高频。(2)电容：通沟通、隔直流;通高频、阻低频。5.变压器-(1)志向变压器：工作时无功率损失(即无铜损、铁损)，因此，志向变压器原副线圈电阻均不计。(2)志向变压器的关系式：电压关系：U1/U2=n1/n2(变压比)，即电压与匝数成正比。功率关系：P入=P出，即I1U1=I2U2+I3U3+电流关系：I1/I2=n2/n1(变流比)，即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。6.电能的输送-(1)关键：削减输电线上电能的损失：P耗=I2R线(2)方法：减小输电导线的电阻，如采纳电阻率小的材料;加大导线的横截面积。提高输电电压，减小输电电流。前一方法的作用非常有限，代价较高，一般采纳后一种方法。(3)远距离输电过程：输电导线损耗的电功率：P损=(P/U)2R线，因此，当输送的电能肯定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就削减到原来的1/n2。(4)解有关远距离输电问题时，公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用，其缘由是在一般状况下，U线不易求出，且易把U线和U总相混淆而造成错误。 高三物理教案：交变电流教学设计 本文题目：高三物理教案：交变电流 1、沟通电 产生：沟通发电机 表述手段 图像、三角函数表达式 瞬时值 正弦 最大值 电流 表征参量 有效值I 周期T 频率f 视察仪器：示波器 具 对交变电流 阻碍的器件 工作原理：互感 构造 志向 法拉第电磁感应定律 变压器 遵循规律 感应定律： 能量守恒定律： 远程输电 2、麦克斯韦电磁场理论 稳定 不产生电(磁)场 磁(电)场 匀称改变 稳定电(磁)场 改变 周期性改变 周期性改变的电(磁)场 【应考指要】 本章的核心内容是电场、电场强度、电势差、电势和电场线、等势面。库仑定律和电荷守恒定律是电场也是电学的试验基础。静电屏蔽和电容器是电场性质的应用。带电粒子在电场中的运动是电场性质和力学规律的综合应用，对分析综合实力的要求较高。 高考对本章学问的考查重点是电场性质的描述;带电粒子在电场中的运动;平行板电容器。近几年高考对本章学问的考查命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能改变、带电粒子在电场中的运动这两个学问点上，特殊在与力学学问的结合中奇妙地把电场概念、牛顿定律和功能关系等联系起来。 命题趋于综合实力考查、且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿运动定律及交变电流等构成综合试题，考查分析问题实力、综合实力、用数学方法解决物理问题的实力。电场问题还可与生产技术、生活实际、科学探讨、前沿科技等联系起来，如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选等。这些都可以成为新情景综合问题的命题素材。 【好题精析】 例1 如图13-3-1所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动(右上向下看是逆时针)，当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的改变状况是 ( ) A、 磁通量和感应电动势都在变大 B、 磁通量和感应电动势都在变小 C、 磁通量在变小，感应电动势在变大 D、 磁通量在变大，感应电动势在变小 例2如图13-3-2所示，志向变压器的原副线圈匝数比 为4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负 载电阻B的阻值相等，a、b端加一沟通电压后，两电 阻消耗的功率之比PA：PB=_，两电阻两端的电压 之比UA：UB=_ 例3、如图13-3-3在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的左右两个臂上，当通以沟通电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比为2：1，在不接负载的状况下 ( ) A、 当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V B、 当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V C、 当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为220V D、 当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为110V 例4、沟通发电机向志向变压器供应u=220 sinl00 t mV的交变电压，升压变压器原、副线圈匝数之比为1：10，远距离输电导线总电阻尺为10 ，输送电功率为10kW， 求输电导线上损失的功率 例5 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1，若发电厂用一台升压变压器T1先把电压上升，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备运用，如图所示，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2。试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n3/n4各为多少? 【变式迁移】 1、用志向变压器给负载供电时，在输入电压不变的状况下： ( ) A.削减副线圈的匝数，其余保持不变，可增加变压器的输入功率 B.增加副线圈的匝数，其余保持不变，可增加变压器的输人功率 c.削减负载的电阻值，其余保持不变，可增加变压器的输入功率 D.增大负载的电阻值，其余保持不变，可增加变压器的输人功率 2、如图13-3-4为一志向变压器的原线圈匝数n1=1000，副线圈匝数n2=200，沟通电源的电动势 伏，电阻R=88欧。电流表和电压表对电路的影响可忽视不计。则各表的示数为多少? 参考答案 【好题精析】 例1解析 此时，线框和磁感线的夹角在变大，与中性面的夹角在变小，线框面在中性面上的投影面积在变大，磁通量也在变大;当磁通量在变大时，感应电动势肯定在变小。选D 点评 磁通量的改变率与电动势大小相对应 例2解析 依据志向变压器的变流比 ，得：IA：IB=1：4， 两电阻消耗的功率之比PA：PB= ， 两电阻两端的电压之比UA：UB=1：4 点评 留意区分原线圈上电阻的电压与原线圈的端电压 例3、解析 志向变压器原副线圈中磁通量改变率相等，而误绕以后，两线圈中单匝线圈磁通量改变率不再相同。结合线圈匝数进行考虑，即可求解，选B、D 点评 原副线圈的磁通量改变率不同 例4、解：由u=220 sin100 V 得志向变压器输入电压为U1=220V (2分) 。 例5 解析 从消耗的电功率上找出两种状况下线路上的电流，从而确定升压变压器的匝数比，再求用电设备增加了功率后的电流，就可以解出降压变压器的匝数比。 设输电线的电阻为R，当发电厂变压器干脆向用电设备供电时，输电线中的电流为I1，则有P1=I1U，P0-P1= R，解得I1=P1/U， ，设降压变压器的输入电流 ，输出电流为I2，则有P2=I2U，P0-P2= 2R，有此可得I2=P2/U， ， 故降压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比 ， 升压变压器原线圈匝数与副线圈匝数之比 【变式迁移】 1、BC 2、V1的示数220V，V2的示数44V，A2的示数为0.5A，A1的示数为0.1A 高考物理学问点速查复习交变电流 电磁感应与电路结合问题一、等效法处理电磁感应与电路结合问题解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相像原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路，并画出等效电路图.此时，处理问题的方法与闭合电路求解基本一样，惟一要留意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电势差但没有接入电路时，电流为零.二、电磁感应中的动力学问题这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来找寻过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是： 三、电磁感应中的能量、动量问题无论是使闭合回路的磁通量发生改变，还是使闭合回路的部分导体切割磁感线，都要消耗其它形式的能量，转化为回路中的电能。这个过程不仅体现了能量的转化，而且保持守恒，使我们进一步相识包含电和磁在内的能量的转化和守恒定律的普遍性。分析问题时，应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清晰有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参加了相互转化，如有摩擦力做功，必定有内能出现；重力做功，就可能有机械能参加转化；安培力做负功就将其它形式能转化为电能，做正功将电能转化为其它形式的能；然后利用能量守恒列出方程求解。（一）电磁感应中的“双杆问题”电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述学问，相识题目所给的物理情景，找出物理量之间的关系，因此是较难的一类问题，也是近几年高考考察的热点。1、“双杆”向相反方向做匀速运动当两杆分别向相反方向运动时，相当于两个电池正向串联。2.“双杆”同向运动，但一杆加速另一杆减速当两杆分别沿相同方向运动时，相当于两个电池反向串联。3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动，另一杆在安培力作用下做加速运动，最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。4“双杆”在不等宽导轨上同向运动。“双杆”在不等宽导轨上同向运动时，两杆所受的安培力不等大反向，所以不能利用动量守恒定律解题。四、电量的计算Q=It1、安培力的冲量公式求电量：感应电流通过直导线时，直导线在磁场中要受到安培力的作用，当导线与磁场垂直时，安培力的大小为F=BLI。在时间t内安培力的冲量2、由法拉第电磁感应定律求：3、五、电磁感应中的图象问题电磁感应现象中的图象问题通常分为两类：一类是由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量。分析此类问题时要抓住磁通量的改变是否匀称，从而推知感应电动势（电流）是否大小恒定，用愣次定律或右手定则判定感应电动势（电流）的方向，从而确定其正负.交变电流一、沟通电中的各量：电压电流适用范围备注瞬时值e=Emsinti=Imsint粒子在交变电场中的运动最大值m=NBSIm=m/R电容器耐压有效值正弦 电流做功、电阻发热、保险丝的熔断、仪表读取的电压、电流有效值是对能的平均非正弦依据电流的热效应计算平均值 计算通过的电量平均值是对时间的平均 变压器一、变压器的原理1、构造由一个闭合铁芯、原线圈、副线圈组成 2、工作原理在同一铁芯上的磁通量的改变率到处相同3、志向变压器中的几个关系没有漏磁和发热损失的变压器即没有能量损失的变压器叫志向变压器（1）电压关系在同一铁芯上只有一组副线圈时当有几组副线圈时（2）功率关系对于志向变压器不考虑能量损失，总有P入=P出（3）电流关系由功率关系，当只有一组副线圈时，I1U1=I2U2，得当有多组副线圈时：I1U1=I2U2I3U3+，得I1n1=I2n2+I3n3+二、变压器的题型分析(1)在同一铁芯上磁通量的改变率到处相同(2)电阻和原线圈串联时，电阻与原线圈上的电压安排遵循串联电路的分压原理。(3)志向变压器的输入功率等于输出功率3解决变压器问题的常用方法思路1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2；当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=思路2功率思路.志向变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+思路3电流思路.由I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1；当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+思路4（变压器动态问题）制约思路.（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）肯定时，输出电压U2由输入电压确定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）肯定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2确定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.（3）负载制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载确定，P2=P负1+P负2+；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；总功率P总=P线+P2.动态分析问题的思路程序可表示为：U1P1思路5原理思路.变压器原线圈中磁通量发生改变，铁芯中/t相等；当遇到“”型变压器时有1/t=2/t+3/t，此式适用于沟通电或电压（电流）改变的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的状况.远距离输电肯定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并根据规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/n2、n2/，相应的电压、电流、功率也应当采纳相应的符号来表示。从图中应当看出功率之间的关系是：P1=P1/，P2=P2/，P1/=Pr=P2。电压之间的关系是：。电流之间的关系是：。可见其中电流之间的关系最简洁，中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。输电线上的功率损失和电压损失也是须要特殊留意的。分析和计算时都必需用，而不能用。特殊重要的是要会分析输电线上的功率损失，由此得出结论：削减输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比，当然选择前者。若输电线功率损失已经确定，那么上升输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。须要引起留意的是课本上强调：输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。 第17页 共17页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页