恒定电流与交变电流复习课件(教育精.ppt
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1、专题五电路与电磁感应第10讲恒定电流与交变电流1.1.闭闭合合电电路欧姆定律:路欧姆定律:(1 1)表达式。)表达式。I=_I=_。U U路路=_=_。(2 2)图图像。像。E-E-IrIr2.2.交交变电变电流的四流的四值值:(1 1)最大)最大值值:E Em m=_=_。(2 2)瞬)瞬时值时值:e=_e=_(从中性面(从中性面计时计时)。)。(3 3)有效)有效值值:由:由电电流的流的_定定义义。(4 4)平均)平均值值:=_=_。nBSnBSE Em msintsint热热效效应应3.3.变压器的四个基本关系变压器的四个基本关系:(1)(1)功率关系功率关系:_:_。(2)(2)电压关
2、系电压关系:_:_。(3)(3)电流关系电流关系:_:_。(4)(4)频率关系频率关系:_:_。P P入入=P=P出出f f1 1=f=f2 21.1.(20132013福建高考)如福建高考)如图图,实验实验室一台手室一台手摇摇交流交流发电发电机,内阻机,内阻r=1.0r=1.0,外接,外接R=9.0R=9.0的的电电阻。阻。闭闭合开关合开关S S,当,当发电发电机机转转子以某子以某一一转转速匀速速匀速转动时转动时,产产生的生的电动势电动势e=sin10te=sin10t(V V),),则则 ()()A.A.该交变电流的频率为该交变电流的频率为10 Hz10 HzB.B.该电动势的有效值为该电
3、动势的有效值为 V VC.C.外接电阻外接电阻R R所消耗的电功率为所消耗的电功率为10 W10 WD.D.电路中理想交流电流表电路中理想交流电流表 的示数为的示数为1.0 A1.0 A【解析解析】选选D D。据。据=2f=2f知该交流电的频率为知该交流电的频率为5 Hz5 Hz,A A错;该错;该交流电电动势的最大值为交流电电动势的最大值为 V V,有效值,有效值E=10 VE=10 V,B B错;错;I=I=1.0 A,P=I =1.0 A,P=I2 2R=9 W,CR=9 W,C错,错,D D对。对。2.(20122.(2012福建高考)如图福建高考)如图,理想变压器原线圈输入电压理想变
4、压器原线圈输入电压u=u=U Um msintsint,副线圈电路中副线圈电路中R R0 0为定值电阻为定值电阻,R,R是滑动变阻器。是滑动变阻器。和和 是理想交流电压表是理想交流电压表,示数分别用示数分别用U U1 1和和U U2 2表示表示;和和 是理想是理想交流电流表交流电流表,示数分别用示数分别用I I1 1和和I I2 2表示。下列说法正确的是表示。下列说法正确的是 ()A.IA.I1 1和和I I2 2表示表示电电流的瞬流的瞬时值时值B.UB.U1 1和和U U2 2表示表示电压电压的最大的最大值值C.C.滑片滑片P P向下滑向下滑动过动过程中,程中,U U2 2不不变变、I I1
5、 1变变大大D.D.滑片滑片P P向下滑向下滑动过动过程中,程中,U U2 2变变小、小、I I1 1变变小小【解析解析】选选C C。交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效。交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效值,值,A A、B B错。由于输入端电压错。由于输入端电压U U1 1和理想变压器匝数比不变,所和理想变压器匝数比不变,所以以U U2 2不变。滑片不变。滑片P P向下滑动过程中,电阻变小,电流向下滑动过程中,电阻变小,电流I I2 2变大,输变大,输出功率变大,则输入功率变大,电流出功率变大,则输入功率变大,电流I I1 1变大,变大,C C对,对,D D错,故选错,故选C C。
6、3.3.(20112011福建高考)福建高考)图图甲中理想甲中理想变压变压器原、副器原、副线线圈的匝数之圈的匝数之比比n n1 1nn2 2=51=51,电电阻阻R=20R=20,L L1 1、L L2 2为规为规格相同的两只小灯泡,格相同的两只小灯泡,S S1 1为单为单刀双刀双掷掷开关。原开关。原线线圈接正弦交圈接正弦交变电变电源,源,输输入入电压电压u u随随时间时间t t的的变变化关系如化关系如图图乙所示。乙所示。现现将将S S1 1接接1 1、S S2 2闭闭合,此合,此时时L L2 2正常正常发发光。下列光。下列说说法正确的是()法正确的是()A.A.输输入入电压电压u u的表达式
7、的表达式u=sinu=sin(50t50t)V VB.B.只断开只断开S S2 2后,后,L L1 1、L L2 2均正常均正常发发光光C.C.只断开只断开S S2 2后,原后,原线线圈的圈的输输入功率增大入功率增大D.D.若若S S1 1换换接到接到2 2后,后,R R消耗的消耗的电电功率功率为为0.8W0.8W【解析解析】选选D D。由图乙知周期为。由图乙知周期为0.02 s0.02 s,因此输入电压的表达,因此输入电压的表达式式u=sinu=sin(100t100t)V V,A A错;只断开错;只断开S S2 2,L L1 1、L L2 2两端的电两端的电压小于额定电压,都不能正常发光,
8、压小于额定电压,都不能正常发光,B B错;只断开错;只断开S S2 2,负载电,负载电阻变大,功率变小,阻变大,功率变小,C C错;错;S S1 1换接到换接到2 2后,据后,据 和和得得R R消耗的功率为消耗的功率为0.8 W0.8 W,故选,故选D D。热热点考向点考向1 1 直流直流电电路的路的动态动态分析分析【典例典例1 1】(20132013和平区一模)和平区一模)电动势为电动势为E E、内阻、内阻为为r r的的电电源源与定与定值电值电阻阻R R1 1、R R2 2及滑及滑动变动变阻器阻器R R连连接成如接成如图图所示的所示的电电路。当滑路。当滑动变动变阻器的触阻器的触头头由中点滑向
9、由中点滑向b b端端时时,下列,下列说说法正确的是法正确的是()()A.A.电压表和电流表读数都增大电压表和电流表读数都增大B.B.电压表和电流表读数都减小电压表和电流表读数都减小C.C.电压表读数增大,电流表读数减小电压表读数增大,电流表读数减小D.D.电压表读数减小,电流表读数增大电压表读数减小,电流表读数增大【解解题题探究探究】(1 1)电电路路图图中中电压电压表和表和电电流表流表测测量范量范围围:电压电压表直接表直接连连在在电电源的两端,源的两端,测测量的是量的是_;电电流表位于支路中,流表位于支路中,测测量的是量的是_。(2 2)闭闭合合电电路路端路路端电压电压的表达式的表达式为为U
10、=_U=_。路端路端电压电压流流过过R R2 2的的电电流流E-E-IrIr(3 3)当滑动变阻器的触头下滑时,分析下列物理量的变化情)当滑动变阻器的触头下滑时,分析下列物理量的变化情况:况:相关物理量相关物理量变变化情况化情况滑滑动变动变阻器阻器电电阻阻R R_电电路路总电总电阻阻R R总总_干路干路总电总电流流I I_路端路端电压电压U U_增大增大增大增大减小减小增大增大【解析解析】选选A A。法一程序法:。法一程序法:触头由中点滑向触头由中点滑向b b端时,外电路总电阻增大,干路电流减小,端时,外电路总电阻增大,干路电流减小,由由U=E-U=E-IrIr知路端电压知路端电压U U增大,
11、故增大,故 示数增大;由示数增大;由U U1 1=IR=IR1 1知定值知定值电阻电阻R R1 1上的电压上的电压U U1 1减小,电阻减小,电阻R R2 2两端的电压两端的电压U U2 2=U-U=U-U1 1将增大,则将增大,则流过流过R R2 2的电流增大,故的电流增大,故 的示数增大,选项的示数增大,选项A A正确。正确。法二结论法:法二结论法:滑片向滑片向b b端滑动,端滑动,R R增大,与之并联的支路中增大,与之并联的支路中 示数将增大;示数将增大;R R增大,总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,则增大,总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,则 示数示数增大,故增大,故A A
12、正确。正确。【拓展延伸拓展延伸】上上题题中:中:(1 1)电电源的源的总总功率、功率、输输出功率各如何出功率各如何变变化?化?提示:提示:由于干路电流减小,因此电源的总功率由于干路电流减小,因此电源的总功率P P总总=EI=EI减小;当减小;当外电阻等于内电阻时输出功率最大,而题干中外电阻与内电阻外电阻等于内电阻时输出功率最大,而题干中外电阻与内电阻的大小关系未知,所以滑动变阻器的触头移动时,输出功率如的大小关系未知,所以滑动变阻器的触头移动时,输出功率如何变化无法判断。何变化无法判断。(2 2)电源的效率如何变化)电源的效率如何变化?提示:提示:由于电源的效率表达式为由于电源的效率表达式为:
13、当触头向下移动时当触头向下移动时,R,R外外增大增大,则则增大。增大。【总结提升总结提升】1.1.闭合电路动态变化的原因闭合电路动态变化的原因:(1)(1)某一支路的滑动变阻器的阻值变化;某一支路的滑动变阻器的阻值变化;(2)(2)某一支路电键闭合或断开;某一支路电键闭合或断开;(3)(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。2.2.闭合电路动态分析的两种方法闭合电路动态分析的两种方法:(1 1)程序分析法)程序分析法:流程如下流程如下(2 2)利用结论法)利用结论法:即即“串反并同串反并同”法法“串反串反”即某一电阻增大(减小)时即某一电阻增大(减小)时,与它串联或间
14、接与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大);“并同并同”即某一电阻增大(减小)时即某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)。【变变式式训练训练】(20132013咸阳二模)如咸阳二模)如图图所示所示电电路中,路中,电电源源电动电动势为势为E E,内,内电电阻阻为为r r,R R1 1、R R2 2为为定定值电值电阻,阻,R R3 3为为可可变电变电阻,阻,C C为电为电容器。在可容器。在
15、可变电变电阻阻R R3 3由由较较小逐小逐渐变渐变大的大的过过程中()程中()A.A.电电容器放容器放电电B.B.流流过过R R2 2的的电电流方向是由流方向是由a a到到b bC.C.电电容器的容器的带电带电量在逐量在逐渐渐增大增大D.D.电电源内部消耗的功率源内部消耗的功率变变大大【解析解析】选选C C。当可变电阻。当可变电阻R R3 3逐渐变大时,总电阻增大,干路电逐渐变大时,总电阻增大,干路电流减小,则电容器上电压流减小,则电容器上电压U=E-IU=E-I(R R1 1+r+r)将增大,电容器的带电)将增大,电容器的带电量增大,即电容器充电,量增大,即电容器充电,A A错误,错误,C
16、C正确;因为电容器上极板带正确;因为电容器上极板带正电,所以充电电流方向为正电,所以充电电流方向为bRbR2 2aa,故,故B B错误;电源内部消耗错误;电源内部消耗的功率为的功率为P Pr r=I=I2 2r r变小,变小,D D错误。错误。热热点考向点考向2 2 交交变电变电流的流的产产生及描述生及描述【典例典例2 2】(20132013厦厦门门二模)一台小型二模)一台小型发电发电机机产产生的生的电动势电动势随随时间变时间变化的化的规规律律图图像如像如图图甲所示,已知甲所示,已知发电发电机机线线圈内阻圈内阻为为20.020.0,现现外接一只外接一只“100 V100 V125 W125 W
17、”的灯泡,如的灯泡,如图图乙所示,乙所示,则则()()A.A.此此时时刻刻线线圈中感圈中感应电应电流流为为0 0B.B.通通过过灯的灯的电电流随流随时间时间t t的的变变化化规规律是律是i=cos100ti=cos100t(A A)C.C.灯泡能正常灯泡能正常发发光光D.D.灯泡的灯泡的实际实际功率是功率是80W80W【解解题题探究探究】(1 1)试试分析当分析当线线圈平面圈平面处处于以下两个位置于以下两个位置时时的磁通量、感的磁通量、感应应电电流的情况:流的情况:处处于中性面于中性面时时:a.a.磁通量磁通量_。b.b.感感应电应电流流为为_。垂直中性面垂直中性面时时:a.a.磁通量磁通量为
18、为_。b.b.感感应电应电流流_。最大最大零零零零最大最大(2 2)灯泡能正常)灯泡能正常发发光的判断依据是什么?光的判断依据是什么?提示:提示:判断灯泡能否正常发光的依据是分析灯泡工作时的功率判断灯泡能否正常发光的依据是分析灯泡工作时的功率是否达到额定功率,或分析灯泡的工作电压或工作电流是否等是否达到额定功率,或分析灯泡的工作电压或工作电流是否等于灯泡的额定值。于灯泡的额定值。【解析解析】选选B B。图示位置为交流电最大值。图示位置为交流电最大值,感应电流最大感应电流最大,A,A错误错误;灯泡电阻灯泡电阻 80,80,最大电流最大电流 故电流瞬时故电流瞬时值表达式值表达式i=cos100t,
19、Bi=cos100t,B正确正确;由于灯泡两端电压有效值达不到由于灯泡两端电压有效值达不到100 V,100 V,灯泡不能正常发光灯泡不能正常发光,C,C错误错误;灯泡电流有效值为灯泡电流有效值为 实际实际功率功率P P实实=I=I2 2R=40 W,DR=40 W,D错误。错误。【总结提升总结提升】1.1.线圈经过线圈经过“中性面中性面”的三个特点的三个特点:(1)(1)磁通量最大。磁通量最大。(2)(2)通过线圈电流瞬时值为零。通过线圈电流瞬时值为零。(3)(3)电流方向发生改变。电流方向发生改变。2.2.交变电流的交变电流的“四值四值”及应用及应用:【变变式式训练训练】(20132013
20、山山东东高考改高考改编编)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 N、S 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OOOO沿逆沿逆时针时针方方向匀速向匀速转动转动,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像如像如图图乙所示。以下判断正确的是()乙所示。以下判断正确的是()A.A.电电流表的示数流表的示数为为10 A10 AB.B.线线圈圈转动转动的角速度的角速度为为50rad/s50rad/sC.0.
21、01 sC.0.01 s时线时线圈平面与磁圈平面与磁场场方向垂直方向垂直D.0.02 sD.0.02 s时电时电阻阻R R中中电电流的方向自右向左流的方向自右向左【解析解析】选选A A。电流表示数显示的是交流电的有效值,正弦交。电流表示数显示的是交流电的有效值,正弦交流电的电流有效值等于最大值的流电的电流有效值等于最大值的 倍,电流表的示数为倍,电流表的示数为10 A10 A,选项,选项A A正确;因为交流电的瞬时值为正确;因为交流电的瞬时值为i=i=costcost,根,根据图乙可知,交流电的周期为据图乙可知,交流电的周期为T=2T=210102 2s s,则线圈转动的角速,则线圈转动的角速
22、度为度为=100=100 rad/srad/s,选项,选项B B错误;错误;0 0时刻线圈平面与磁场时刻线圈平面与磁场平行,平行,t=0.01 s=t=0.01 s=,t t时间内线圈转过时间内线圈转过弧度,线圈平面与磁弧度,线圈平面与磁场方向平行,选项场方向平行,选项C C错误;错误;0.02 s0.02 s时的情况与时的情况与0 0时刻的情况相时刻的情况相同,根据右手定则可以判定,此时通过电阻同,根据右手定则可以判定,此时通过电阻R R的电流方向自左的电流方向自左向右,选项向右,选项D D错误。错误。【变变式式备选备选】(20132013龙龙岩二模)某交流岩二模)某交流电电源的源的电动势电
23、动势与与时间时间成正弦函数关系,如成正弦函数关系,如图图所示,此所示,此电电源与一个源与一个R=10R=10的的电电阻构成阻构成闭闭合合电电路,不路,不计计其他其他电电阻,下列阻,下列说说法正确的是()法正确的是()A.A.交变电流的周期为交变电流的周期为2 s2 sB.B.交变电流的频率为交变电流的频率为0.5 Hz0.5 HzC.C.交变电流的有效值为交变电流的有效值为D.D.交变电流的有效值为交变电流的有效值为2 A2 A【解析解析】选选D D。由图像知,交变电流的周期为。由图像知,交变电流的周期为0.02 s0.02 s,频率为,频率为50 Hz50 Hz,选项,选项A A、B B错误
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