高三物理一轮复习教学案交变电流 文档

复习要点

1、交变电流的产生、变化规律及图象表达

2、表征交变电的物理量、交变电的有效值

3、电感和电容对交变电的影响

4、变压器的构造、作用、原理

5、理想变压器的理想化条件及规律

6、远距离办理电

二、难点剖析

1、交变电流的几个基本问题

    （1）产生交变电流的基本原理：法拉第电磁感应定律。

（2）产生交变电流的基本方式

（3）交变电流的规律（以交变电动势为例）

使线圈在匀强磁场中相对做匀速转动而切割磁感线所产生的交变电流是正弦交变电流，其规律的一般表达式为。推导过程如下： 

（4）把握交变电流规律的三个要素（以交变电动势为例）。——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。应强调指出的是，与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为。

——交变电流圆频率：实际上就是交流发电机转子的转动角速度。它反映了交变电流变化的快慢程度，与交变电流的周期T和频率f间的关系为。

——交变电流初相：它由初始时线圈在磁场中的相对位置决定，实际上就是计时起点线圈平面与中性面间的夹角。

（5）交变电流的有效值

①有效值是根据电流的热效应来规定的，在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0.02s，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可视为周期的整数倍），如果交变电流与某恒定电流流过相同电阻时其热效应相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值。

②一般交变电流表直接测出的是交变电流的有效值，一般用电器铭牌上直接标出的是交变电流的有效值，一般不作任何说明而指出的交变电流的数值都是指有效值。

③交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系为

       。

上述关系式只适用于线圈在匀强磁场中相对做匀速转动时产生的正弦交变电流，对于用其他方式产生的其他交变电流，其有效值与最大值间的关系一般与此不同，根据有效值的定义作具体分析。

2、理想变压器的几个基本问题

    （1）理想变压器的构造、作用、原理及特征。

构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。

作用：在办理送电能的过程中改变电压。

原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。

特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。

（2）理想变压器的理想化条件及规律

由此便可得理想变压器的电压变化规律为

           。

在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有P1=P2，而

        P1=I1U1，P2=I2U2。

于是又得理想变压器的电流变化规律为

由此可见：

①理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别）。

②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。

（3）多组副线圈理想变压器的规律。

由法拉第电磁感应定律，并考虑到线圈无同阻等，有

U1：U2：U3…=n1:n2:n3……。

由能的转化和守恒定律，并考虑到为变压器自身量损耗，又有P入=P出，即

I1U1=I2U2+I3U3+……。

（4）原副线圈的地位

原（副）线圈在原（副）线圈回路中所处的地位是充当负载（电源）。

3、关于电感与电容对交变电的影响

    （1）电感和电容对交变电流均有阻碍。电感对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率升高而增大；电容对交变电流的阻碍作用随着交变电流的频率升高而减小。

（2）电感和电容除了对交变电流有阻碍作用外，对其相位还将产生一定的影响。

例1   如图所示，矩形线圈边长为ab=20cm，ab=10cm，匝数N=100匝，磁场的磁感强度B=0.01T。当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动，求：

（1）线圈中交变电动势瞬时值表达式；

（2）从线圈开始转起动，经0.01s时感应电动势的瞬时值。

例2  两个完全相同的电热器分别通以图中（a）和(b)所示的电流最大值相等的正弦交变电流和方波交变电流，则这两个电热器的热功率之比P甲：P乙=_______________。

单元检测

1、某交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T和频率f分别为（    ）

A、T=0.01s       B、T=0.02s      C、f=100Hz     D、f=50Hz

2、线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，则（    ）

A、当线圈位于中性面时，感应电动势为零

B、当线圈通过中性面时，感应电流方向将改变

C、当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电流也为零

D、当线圈转过一周时，感应电动势方向改变一次

3、线圈在匀强磁场中匀速转动所产生的感应电动势的变化规律可表示为，则当线圈的匝数和转速均增加一倍后所产生的感应电动势的变化规律应为（     ）

A、        B、

C、        D、

4、某电阻两端加10V恒定电压时，消耗的电功率为P，当把该电阻接在原副线圈匝数之比为10：1的理想变压器副线圈两端时，所消耗的电功率为P，则加在原线圈两端的正弦交变电压的峰值为（    ）

A、100V     B、50V     C、50V      D、10V

5、理想变压器原线圈接某一确定的正弦交流电压，欲使接在其副线圈上的电阻所消耗的电功率增大，可以（    ）

A、增大原线圈匝数         B、减少原线圈匝数

C、增大副线圈匝数         D、减少副线圈匝数

6、一单匝半合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中，线框中的最大磁通量为，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是（    ）

A、当磁通量为零时，感应电动势也为零    B、当磁通量减小时，感应电动势在增大

C、当磁通量等于0.5时，感应电动势等于0.5Em。D、角速度等于Em/

7、理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量有（    ）

A、交变电流的频率           B、交变电流的功率

C、磁通量的变化率           D、交变电流的最大值

8、理想变压器的原副线圈的端电压之比等于3：1，图所示中有四个完全相同的灯泡，若副线圈上的三个灯泡都正常发光，则灯L1一定（    ）

A、正常发光

B、比正常发光亮一些

C、比正常发光亮，并有可能烧毁

D、条件不足，无法判断

9、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比n1:n2=4：1，当导体棒向右匀速切割磁感线时，电流表A1的读数是12mA，则副线圈中电流表A2的读数应该为（    ）

A、3mA     B、48mA      C、0       D、与R阻值有关

11．一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场方向并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化关系如图所示，则下列说法中正确的是        （    ）

  A．t1时刻通过线圈的磁通量最大

  B．t2时刻通过线圈的磁通量最大

  C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大

  D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量都为最大

12．下列数据不属于交流电有效值的是                                             （    ）

  A．交流电表的的读数                     B．家庭电路中灯泡的额定电压

  C．电容器的耐压值                       D．保险丝的额定电流

13．一个长直螺线管通以交变电流，把一个带电粒子沿管的轴线方向射入螺线管中，那么带电粒子在管中所做的运动是                                                         （    ）

  A．匀速直线运动      B．匀加速直线运动       C．匀减速直线运动      D．简谐振动

14．一个矩形线圈在匀强磁场中由中性面开始匀速转动，当线圈转动周期时，产生的感应电动势的瞬时值为10V，则该矩形线圈产生的感应电动势的最大值和有效值分别是         （    ）

  A． V， V                        B．20 V，10V    

C．10V，10V                            D．20 V，20V

15．在某交流电路中，有一个变压器，原线圈匝数n1=600匝，电源电压为U1=220V，原线圈串联一个0.2A的保险丝，副线圈n2=120匝，为保证保险丝不被烧断，则               （    ）

  A．负载功率不能超过40W                   B．副线圈电流最大值不能超过1A

  C．副线圈电流有效值不能超过1A             D．副线圈电流有效值不能超过0.2A

16．如图3所示，当交流电源的电压为220V，频率为50Hz时，三只灯泡A、B、C的亮度相同，若将交流电源的频率改变为100Hz，则    （    ）

  A．A灯比原来亮     B．B灯比原来亮    

  C．C灯比原来亮     D．C灯比原来暗

17．有一个理想变压器，原线圈1200匝，副线圈400匝，现在副线圈上接一个变阻器R，如图13－2－6所示，则下列说法中正确的是               （    ） 

A .安培表A1与A2的示数之比为3∶1   

B .伏特表V1与 V2的示数之比为3∶1

C .当变阻器滑动头向下移动时，原线圈的输入功率将增加

D .原、副线圈的功率之比为3∶1

18．如图4所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开。当K接通时，以下说法中正确的是                       （     ）

A．副线圈的两端M、N的输出电压减小

B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大

C．通过灯泡L1的电流减小

D．原线圈中的电流增大