(全国通用)2016届高考物理-专题十一-交变电流ppt课件.ppt

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1、知识点一知识点一 交变电流及其图象交变电流及其图象1.交变电流交变电流(1)定定义义：大小和方向随大小和方向随时间时间做做_变变化的化的电电流流.周期性周期性(2)图图象：象：如如图图甲、乙、丙、丁所示都属于交甲、乙、丙、丁所示都属于交变电变电流流.2.正弦交流电的产生和图象正弦交流电的产生和图象(1)产产生：在匀生：在匀强强磁磁场场里，里，线线圈圈绕绕_磁磁场场方向的方向的轴轴匀速匀速转动转动.(2)图图象：如象：如图图甲、乙所示甲、乙所示.垂直垂直【易错防范易错防范】(1)交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化交变电流的主要特征是电流的方向随时间发生周期性变化.()(2)线圈平

2、面与磁感线垂直的位置称为中性面线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面.()(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为最大动势为最大.()一次周期性一次周期性次数次数2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬瞬时值时值：交：交变电变电流某一流某一_的的值值，是，是时间时间的函数的函数.(2)峰峰值值：交：交变电变电流的流的电电流或流或电压电压所能达到的所能达到的_.(3)有效有效值值：定定义义：让让交流和直流通交流和直流通过过相同阻相同阻值值的的电电阻，如果它阻，如果它们

3、们在相同在相同的的时间时间内内产产生的生的_相等，就把相等，就把这这一直流的数一直流的数值值叫做叫做这这一交流一交流的的_.正正(余余)弦交弦交变电变电流有效流有效值值和峰和峰值值的关系的关系:E_，U_，I_.(4)平均平均值值:交交变电变电流流图图象中波形与横象中波形与横轴轴_跟跟时间时间的比的比值值.时刻时刻最大值最大值热量热量有效值有效值所围面积所围面积【易错防范易错防范】(1)在一个周期内交变电流的方向要改变两次在一个周期内交变电流的方向要改变两次.()(2)交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流表测交流电气设备上所标的电压和电流值及交流电压表和电流表测量的是交流电的有效

4、值量的是交流电的有效值.()(3)交变电流的峰值总是有效值的倍交变电流的峰值总是有效值的倍.()知识点三知识点三 理想变压器理想变压器1.构造和原理构造和原理(如图所示如图所示)(1)主要构造：主要构造：由由_、_和和_组组成成.(2)工作原理：工作原理：电电磁感磁感应应的的_现现象象.原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感P入入P出出降降压压升升压压3.几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自耦自耦变压变压器器调压变压调压变压器器.(2)互感器互感器 高电压高电压大电流大电流小电流小电流低电压低电压【易错防范易错防范】(1)没有能量损失的变压器叫理想变压器没有能量损失的变压器叫理想

5、变压器.()(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用.()(3)变压器不但能改变交变电流的电压变压器不但能改变交变电流的电压.还能改变交变电流的频率还能改变交变电流的频率.()(4)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率入功率总等于输出功率.()知识点四知识点四 远距离输电远距离输电1.输电过程输电过程(如图所示如图所示)2.电压损失电压损失(1)UUU.(2)U_.IR线线I2R线线【名师助学名师助学】(1)明确明确U和和U的区别的区别,U是输电

6、电压是输电电压,U是输电导线上的电压损失是输电导线上的电压损失.(2)输电线上的损耗通常指两个方面：一是电压损失输电线上的损耗通常指两个方面：一是电压损失，UIR线线；二是功率损失，二是功率损失，P损损I2R线线,可见损耗的根源是输电线上存在电阻可见损耗的根源是输电线上存在电阻.要点一正弦交变电流的产生及变化规律要点一正弦交变电流的产生及变化规律突破指南突破指南1.计时计时起点起点物理量物理量函数函数图图象象从从SB(中性面中性面)开始开始计时计时磁通量磁通量mcos t电动势电动势eEmsin t从从SB(磁通量磁通量为为零零)开开始始计时计时磁通量磁通量msin t电动势电动势eEmcos

7、 t说说明明mBS；EmNBS【典例典例1】(2013山东理综山东理综，17，4分分)(多选多选)图图甲是小型交流甲是小型交流发电发电机机的示意的示意图图，两磁极，两磁极N、S间间的磁的磁场场可可视为视为水平方向的匀水平方向的匀强强磁磁场场，为为交流交流电电流表流表.线线圈圈绕绕垂直于磁垂直于磁场场的水平的水平轴轴OO沿逆沿逆时针时针方向匀速方向匀速转动转动，从从图图示位置开始示位置开始计时计时，产产生的交生的交变电变电流随流随时间变时间变化的化的图图象如象如图图乙所乙所示示.以下判断正确的是以下判断正确的是()A.电电流表的示数流表的示数为为10 AB.线线圈圈转动转动的角速度的角速度为为5

8、0 rad/sC.0.01 s时线时线圈平面与磁圈平面与磁场场方向平行方向平行D.0.02 s时电时电阻阻R中中电电流的方向自右向左流的方向自右向左答案答案AC【借题发挥借题发挥】解决交变电流图象问题的三点注意解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正电流的瞬时值表达式才是正弦形式弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关无关.(2)注意峰值公式注意峰值公式EmnBS中的中的S为有效面积为有效面积.(3)在解决有关交变电流的图象问题时在解决有关交

9、变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解.要点二交流电的要点二交流电的“四值四值”的应用的应用突破指南突破指南对交变电流的对交变电流的“四值四值”的比较和理解的比较和理解【典例典例2】(2015广东佛山质检广东佛山质检)如如图图所示，所示，N50匝的矩形匝的矩形线线圈圈abcd，ab边长边长l120 cm，ad边长边长l225 cm，放在磁感，放在磁感应应强强度度B0.4 T的匀的匀强强磁磁场场中，外力使中，外力使线线圈圈绕绕垂直于磁感垂直于磁感线线且通且通过线过线圈中圈中线线

10、的的OO轴轴以以n3 000 r/min的的转转速匀速速匀速转动转动，线线圈圈电电阻阻r1，外，外电电路路电电阻阻R9，t0时线时线圈平面与磁感圈平面与磁感线线平行，平行，ab边边正正转转出出纸纸外、外、cd边转边转入入纸纸里里.求：求：(1)t0时时感感应电应电流的方向；流的方向；(2)感感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值表达式；表达式；(3)线线圈圈转转一圈外力做的功；一圈外力做的功；(4)从从图图示位置示位置转过转过90的的过过程中流程中流过电过电阻阻R的的电电荷量荷量.【解题探究解题探究】分析题意分析题意，明确交变电流的明确交变电流的“四值四值”适用的情况：适用的情况：(1)求电动势的

11、瞬时值应先求电动势的求电动势的瞬时值应先求电动势的 .(2)求线圈转一圈外力做的功要用电流的求线圈转一圈外力做的功要用电流的 .(3)求电荷量时要用电流的求电荷量时要用电流的 .提示提示(1)最大值最大值(2)有效值有效值(3)平均值平均值答案答案(1)感应电流方向沿感应电流方向沿adcba(2)e314cos(100t)V(3)98.6 J(4)0.1 C 要点三变压器基本规律的应用要点三变压器基本规律的应用突破指南突破指南理想变压器及其原、副线圈基本量的关系理想变压器及其原、副线圈基本量的关系理想变压器理想变压器没有能量没有能量损损失失(铜损铜损、铁损铁损)没有磁通量没有磁通量损损失失(磁

12、通量全部集中在磁通量全部集中在铁铁芯中芯中)基基本本关关系系功率关系功率关系P入入P出出电压关系电压关系原、副原、副线线圈的圈的电压电压比等于匝数比，与比等于匝数比，与负载负载情况、情况、副副线线圈个数的多少无关圈个数的多少无关基本基本关系关系电流关系电流关系只有一个副只有一个副线线圈圈时时，电电流和匝数成反比；有多个流和匝数成反比；有多个副副线线圈圈时时，由，由输输入功率和入功率和输输出功率相等确定出功率相等确定电电流流关系关系频率关系频率关系 原、副原、副线线圈中圈中电电流的流的频频率相等率相等制制约约关系关系电压电压副副线线圈圈电压电压U2由原由原线线圈圈电压电压U1和匝数比决定和匝数比

13、决定功率功率原原线线圈的圈的输输入功率入功率P1由副由副线线圈的圈的输输出功率出功率P2决定决定电流电流原原线线圈的圈的电电流流I1由副由副线线圈的圈的电电流流I2和匝数比决定和匝数比决定【典例典例3】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1 n22 1，和和 均为理想电表，灯泡电阻均为理想电表，灯泡电阻RL6，AB端电压端电压u112sin(100t)V，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A.电电流流频频率率为为100 Hz B.的的读读数数为为24 VC.的的读读数数为为0.5 A D.变压变压器器输输入功率入功率为为6 W 答案答案D【借题发挥借题

14、发挥】基本量关系解题的两点提醒基本量关系解题的两点提醒(1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点,电流关系的推导是以其为依据的电流关系的推导是以其为依据的.(2)变压器的关系都是根据变压器的关系都是根据“口口”字型铁芯的变压器推出的字型铁芯的变压器推出的.如果变压如果变压器不是器不是“口口”字型铁芯字型铁芯，应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系关系推导出各物理量的关系.要点四理想变压器的动态分析要点四理想变压器的动态分析突破指南突破指南分清不分清不变变量和量和变变

15、量，弄清理想量，弄清理想变压变压器中器中电压电压、电电流、功率之流、功率之间间的的联联系和相互制系和相互制约约关系，利用关系，利用闭闭合合电电路欧姆定律，串、并路欧姆定律，串、并联电联电路特路特点点进进行分析判定行分析判定.(1)匝数比不匝数比不变变的情况的情况(如如图图所示所示)【典例典例4】如图所示，理想变压器原线圈输入电压如图所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsin t，副线圈电路中，副线圈电路中R0为定值电阻，为定值电阻，R是滑动变阻器是滑动变阻器.和和 是理想交流电压表，示数分别是理想交流电压表，示数分别用用U1和和U2表示；表示；和和 是理想交流电流表，示数分别用是理想交流电流表

16、，示数分别用I1和和I2表示表示.下列说法正确下列说法正确的是的是()A.I1和和I2表示表示电电流的瞬流的瞬时值时值B.U1和和U2表示表示电压电压的最大的最大值值C.滑片滑片P向下滑向下滑动过动过程中，程中，U2不不变变、I1变变大大D.滑片滑片P向下滑向下滑动过动过程中，程中，U2变变小、小、I1变变小小 答案答案C【借题发挥借题发挥】分析该类问题的一般思维流程是：分析该类问题的一般思维流程是：要点五远距离输电问题要点五远距离输电问题突破指南突破指南远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一”1.理清三个回路理清三个回路【典例典例5】(2015湖南长沙五县联考湖南长沙五县联考)(多选

17、多选)在如在如图图所示的所示的远远距离距离输输电电电电路路图图中，升中，升压变压压变压器和降器和降压变压压变压器均器均为为理想理想变压变压器，器，发电发电厂厂的的输输出出电压电压和和输电线输电线的的电电阻均不阻均不变变.随着随着发电发电厂厂输输出功率的增大，出功率的增大，下列下列说说法中正确的有法中正确的有()A.升升压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大B.降降压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大C.输电线输电线上上损损耗的功率增大耗的功率增大D.输电线输电线上上损损耗的功率占耗的功率占总总功率的比例增大功率的比例增大答案答案CD【借题发挥借题发挥】远距离输电常用的关系有：远距

18、离输电常用的关系有：(1)输电过程的电压关系输电过程的电压关系(2)输电过程功率的关系输电过程功率的关系三种特殊的变压器模型分析三种特殊的变压器模型分析模型一自耦变压器模型一自耦变压器高中物理中研究的高中物理中研究的变压变压器本身就是一种忽略了能量器本身就是一种忽略了能量损损失的理想模失的理想模型，自耦型，自耦变压变压器器(又称又称调压调压器器)，它只有一个，它只有一个线线圈，其中的一部分作圈，其中的一部分作为为另一个另一个线线圈，当交流圈，当交流电电源接不同的端点源接不同的端点时时，它可以升，它可以升压压也可以也可以降降压压，变压变压器的基本关系器的基本关系对对自耦自耦变压变压器均适用，如器

19、均适用，如图图所示所示.A.380 V和和5.3 AB.380 V和和9.1 AC.240 V和和5.3 A D.240 V和和9.1 A答案答案B模型二互感器模型二互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下：分为电压互感器和电流互感器，比较如下：类类型型比比较项较项目目电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器原理图原理图【典例典例2】普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈一侧线圈的匝数较少，工作时电流为的匝数较少，工作时电流为Iab

20、，cd一侧线圈的匝数较多，工作时一侧线圈的匝数较多，工作时电流为电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则，为了使电流表能正常工作，则()A.ab接接MN、cd接接PQ，IabIcdB.ab接接MN、cd接接PQ，IabIcdC.ab接接PQ、cd接接MN，IabIcdD.ab接接PQ、cd接接MN，IabIcd 答案答案B【典例典例3】(2015吉林长春十一中段考吉林长春十一中段考)如如图图所示，理想所示，理想变压变压器有器有两个副两个副线线圈，圈，L1、L2是两是两盏规盏规格格为为“8 V，10 W”的灯泡，的灯泡，L3、L4是两是两盏规盏规格格为为“6 V，12 W”的灯泡，当的灯泡，当变压变压器的器的输输入入电压为电压为U1220 V时时，四，四盏盏灯泡恰好都能正常灯泡恰好都能正常发发光，如果原光，如果原线线圈的匝数圈的匝数n11 100匝，求：匝，求：(1)副副线线圈圈n2、n3的匝数的匝数.(2)电电流表的流表的读读数数.答案答案(1)4060(2)0.2 A