交变电流复习提纲

1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．

2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．

3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．

4．远距离输电的原理和相关计算．

5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题．

6．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：①突出考查交变电流的产生过程；②突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；③突出考查变压器，对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析，远距离输电也要重视。对本专题知识点高考每年必考．命题频率较高的知识点 有交变电流的变化规律（包括图象）、最大值与有效值等，以选择题的形式出现。变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用。

1．理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算．

2．能够对变压器进行动态分析．

3．会分析计算远距离输电问题．

一、理想变压器

1．工作原理

互感现象．

2．基本关系式

（1）功率关系：P入＝P出．

（2）电压关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，＝…．

（3）电流关系：只有一个副线圈时，．

由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…．

3．几种常用的变压器

（1）自耦变压器——调压变压器．

（2）互感器

4．理想变压器的理解

（1）没有能量损失；

（2）没有磁通量损失．

二、远距离输电

1．输电过程（如图所示）

2．输送电流

（1）I＝；（2）I＝．

3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q＝I2Rt．

4．电压损失

（1）ΔU＝U－U′；（2）ΔU＝IR．

5．功率损失

（1）ΔP＝P－P′；（2）ΔP＝I2R＝（）2R

6．降低输电损耗的两个途径

（1）减小输电线的电阻，由电阻定律R＝ρ可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积．

（2）减小输电导线中的输电电流，由P＝UI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．

考点一　理想变压器原、副线圈基本关系的应用

1．基本关系

（1）P入＝P出；

（2），有多个副线圈时，仍然成立．

（3），电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用．有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系．

（4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同．

2．制约关系

（1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．

（2）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．

（3）电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．

3．两种特殊的变压器模型

（1）自耦变压器

高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用．

（2）互感器

分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：

1、关于理想变压器的四点说明

　（1）变压器不能改变直流电压．

（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．

（3）理想变压器本身不消耗能量．

（4）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．

2．解决变压器问题的三种思路

（1）电压：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，＝…．

（2）功率：理想变压器的输入、输出功率为P入＝P出，当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…．

（3）电流：由知，对只有一个副线圈的变压器有，当变压器有多个副线圈时有n1I1＝n2I2＋n3I3＋…．

★针对练习1★如图所示，甲、乙两个交流电路中，电源的电压、输出电流均相等。若理想变压器原、副线圈的匝数为、，则负载电阻与的比值为：      （      ）

A．    B．     C．    D．

【名师点睛】本题主要考查了变压器电压与匝数的关系以及功率公式的直接应用，难度不大，属于基础题。

考点二　理想变压器的动态分析

解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法

（1）分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定．

（2）分析该类问题的一般思维流程是：

★重点归纳★

常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．

（1）匝数比不变的情况

①U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变．

②当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．

③I2变化引起P2变化，由P1＝P2知P1发生变化．

（2）负载电阻不变的情况

①U1不变，发生变化，U2变化．

②R不变，U2变化，I2发生变化．

③根据和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化．

★典型案例★    如图所示电路，一理想变压器的原线圈ab间接交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，副线圈匝数n2可调节，L为灯泡，则：      （      ）

A．保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，变压器的输入功率变小

B．保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，灯泡L的亮度变亮

C．保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，变压器的输入功率变小

D．保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，灯泡L的亮度变亮

【名师点睛】本题考查变压器的两类动态分析问题（变匝数、变负载电阻），其解决方法与闭合电路欧姆定律相同，利用“局部-整体-局部”的分析思路进行分析即可求解。

★针对练习1★（多选）下图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．A、B间接交流电压U，输出端连接了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所在的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是：      （      ）

A．将P沿逆时针方向移动，两灯均变亮

B．P不动，将Q向左移动，两灯均变亮

C．P不动，将Q向右移动，输入功率变大

D．断开开关S，L1将变暗

【名师点睛】本题要求知道自耦变压器的原理，结合变压器的特点和欧姆定律去分析。将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增多；保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，副线圈两端的电压不变；断开开关S，相当于L1处电阻增大。

★针对练习2★如图所示，为理想变压器原线圈，其接入电路的匝数随着滑动接触点P的上下移动而变化，原线圈接在正弦式交流电源上，副线圈接有滑动变阻器，下列说法正确的是：      （      ）

A．输入电压稍减小时，可以使P上滑，保持滑动变阻器功率不变

B．输入电压稍增大时，可以使Q上滑，保持滑动变阻器功率不变

C．保持输入电压及P位置不变，Q上滑，原线圈电流增大

D．保持输入电压及Q位置不变，P上滑，原线圈电流增大

【名师点睛】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论。

考点三　远距离输电问题

1．远距离输电的处理思路

对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．

2．远距离高压输电的几个基本关系（以图9为例）

（1）功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3．

（2）电压、电流关系：，，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．

（3）输电电流：．

（4）输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝R线．

当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的

★重点归纳★

远距离输电问题的“三二一”

（1）理清三个回路

（2）抓住两个联系

①理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是，，P1＝P2．

②理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是，，P3＝P4．

（3）掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3

★典型案例★夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户消耗的功率增大。如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变、变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的：      （      ）

A．变压器的输出电压U2增大，且U2＞U1

B．变压器的输出电压U4增大，且U4＜U3

C．输电线损耗的功率占发电机输出功率的比例增大

D．输电线损耗的功率减小

【名师点睛】正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系。

★针对练习1★（多选）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表）。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时：      （      ）

A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A1、A2的读数均增大

B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A3的读数也减小

C．电流表V2、V3的读数之差与电流表A2 的读数的比值不变

D．发电厂的输出功率增大

【名师点睛】此题是远距离输电电路的动态分析；根据表达式知道电压和频率，与闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。

★针对练习2★（多选）如图所示，（a）是远距离输电线路的示意图．（b）是用户得到的电压随时间变化的图象·已知降压变压器的匝数比为10：1．不考虑降压变压器与用户间导线的电阻．则：      （      ）

A．发电机输出交流电的频率是50Hz

B．升压变压器的输出电压为2200 V

C．辅电绕的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定

D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小