高二物理交變電流知識(shí)點(diǎn)及習(xí)題

1、-作者xxxx-日期xxxx高二物理交變電流知識(shí)點(diǎn)及習(xí)題【精品文檔】第一節(jié)交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。如圖15-1所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。二、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的

2、磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3、規(guī)律： （1）、函數(shù)表達(dá)式：從中性面開始計(jì)時(shí)，則e=NBSsint 。用M表示峰值M=NBS則e=Msint在純電阻電路中,電流I=sint=Isint，電壓u=Usint 。4、交流發(fā)電機(jī)（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子第二節(jié) 表征交變電流的物理量1、表征交變電流大小物理量瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值 用小寫字母x 表示，e i u峰值：即最大的瞬時(shí)值 用大寫字母表示

3、，Ummmm= nsB m=m/ R注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為=NBS，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強(qiáng)度B和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。有效值：、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是= I= U=。注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有=，U=的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最

4、大值。即I=I。、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。、峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來說，其有效值是一定的。而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的。如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢(shì)大小為，

5、而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)卻為零。在計(jì)算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值。在計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值。在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都是指有效值。、表征交變電流變化快慢的物理量、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：Z.、角頻率：就是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.、角速度、頻率、周期，的關(guān)系=2f=3、疑難辨析交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值和

6、穿過線圈面積的磁通量的變化率成正 比。當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開始計(jì)時(shí)，t=0時(shí)，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），t=時(shí)，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如圖15-2（a）（b）所示分別是=cost和e=sint。 第三節(jié) 電感和電容對(duì)交對(duì)電流的作用1電感對(duì)交流有阻礙作用。電感對(duì)電流阻礙作用的大小用感抗來表示。感抗的大小與線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率有關(guān)，線圈的感系數(shù)越大，電流的頻率越大。電感對(duì)交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。低頻扼流

7、圈和高頻扼流圈低頻扼流圈 高頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在鐵心上，匝數(shù)多，電阻小 線圈繞在鐵氧體上，匝數(shù)少作用：“通直流、阻交流” 通過低頻，阻高頻2電容器能通交流電容器有“通交流，隔直流”的作用。電容器對(duì)交流有阻礙作用。電容器對(duì)交流阻礙作用的大小用容抗來表示。影響容抗大小的因素：C和f電容器的電容越大，電流頻率越大，容抗越小。第四節(jié) 變壓器 1變壓器的構(gòu)造 原線圈、 副線圈、 鐵心2變壓器的工作原理 在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。3理想變壓器磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。4理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系：

8、U1/U2= n1/n2說明：對(duì)理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有=。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。5理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器）說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系

9、推導(dǎo)出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+再根據(jù)U2=U1 U3=U1 U4= U4可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+6注意事項(xiàng)（1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比()確定以后,其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的(即U2=U1)但若副線圈上沒有負(fù)載 , 副線圈電流為零輸出功率為零 , 則輸入 功率為零,原線圈電流也為零,只有副線圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1=I2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。 第五節(jié) 電能的輸送1.輸電線上損失

10、的電功率P=I2R=（P輸入2/U輸入2）R2遠(yuǎn)距離輸電示意圖I2I線I3U2U線+U3P2P線+P3輸電電壓提高到原來的n倍輸電線上損失的電功率降為原來的1/n2第十章 交變電流 傳感器1如圖10112所示，矩形線框置于豎直向下的磁場(chǎng)中，通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)下述說法正確的是()A因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B線框通過圖中位置瞬間，穿過線框的磁通量最大C線框通過圖中位置瞬間，通過電流表的電流瞬時(shí)值最大D若使線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過電流表電流的有效值也增大一倍 圖10112 圖10113 圖

11、10114 圖10115 圖101162如圖10113所示，矩形線圈abcd，面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為R，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，(P1以ab邊為軸，P2以ad邊中點(diǎn)為軸)當(dāng)線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過90°的過程中，繞P1及P2軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交流電的電流大小，電量及焦耳熱分別為I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，則下面判斷正確的是()P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流的方向相同，都是abcd Bq1>q2NBS/2RCI1I2(NBS)/R DQ1<Q2(NBS)2/2R3如圖10114所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

12、有一單匝矩形導(dǎo)線框可繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)在線框由水平位置以角速勻速轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q，已知導(dǎo)線框的電阻為R，則下列說法中正確的是()A導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時(shí)電流的方向?qū)l(fā)生改變B導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到如圖所示的位置時(shí)電流的方向?yàn)閎adcC以圖中位置作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，該導(dǎo)線框產(chǎn)生的交流電瞬時(shí)值表達(dá)式為eqRsin tD題述過程中導(dǎo)線框上產(chǎn)生的焦耳熱Q4如圖10115所示，邊長為L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)為n10、總電阻為r2 ，外電路的電阻為R8 ，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，若線圈從圖示位

13、置開始，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷中正確的是()A在t時(shí)刻，磁場(chǎng)穿過線圈的磁通量為零，但此時(shí)磁通量隨時(shí)間變化最快B閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e0.8 sin 2tC從t0時(shí)刻到t時(shí)刻，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q×104 JD從t0時(shí)刻到t時(shí)刻，通過R的電荷量q0.02 C5在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)面積為S的矩形線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的交流電電壓隨時(shí)間變化的波形如圖10116所示，線圈與一阻值R9 的電阻串聯(lián)在一起，線圈的電阻為1 .則()A通過電阻R的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i10sin 200t(A)B電阻R兩端的電壓有效值為90 VC1 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)

14、生的熱量為450 JD圖中t1×102 s時(shí)，線圈位于中性面 圖10117 圖10118 圖10119 圖10120 6如圖10117甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化，在t時(shí)刻()A線圈中的電流最大 B穿過線圈的磁通量為零C線圈所受的安培力為零 D穿過線圈磁通量的變化率最大 7一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T.從中性面開始計(jì)時(shí)，當(dāng)tT時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為2 V，則此交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為()A2 V B2 V C. V D. V

15、 8如圖10118所示，邊長為L的閉合正方形線框共有n匝，總電阻為R.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中心軸OO與磁場(chǎng)方向垂直，線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，從線框平面平行于磁感線的位置開始計(jì)時(shí)，則()線框中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為nBL2cos tt0時(shí)，線框中感應(yīng)電流值為nBL2/R線框中電流的有效值為nBL2cos t線框中電流的頻率為A B C D9. 如圖10119所示，單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，穿過線框的最大磁通量為m，線框中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em，下列說法中正確的是()A在穿過線框的磁通量為的時(shí)刻，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

16、為B在穿過線框的磁通量為的時(shí)刻，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為C線框每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線框中的感應(yīng)電流方向改變一次D線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 10.如圖10120所示，面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的線圈固定在圖示位置，線圈與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合電路，理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端；U形磁鐵以線圈的中心軸線OO為軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知U形磁鐵兩極間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，取磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置的時(shí)刻t0.則()A在t0時(shí)刻，線圈處于中性面，流過電阻R的電流為0B1 s內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次C線圈匝數(shù)減少為原來的一半，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大到原來2倍，電壓表讀數(shù)不變D在電阻R的兩端再并聯(lián)一只阻值為R的電

17、阻后，電壓表的讀數(shù)不變 圖10121 圖10122 甲乙 圖10123 11某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖10121所示，下列說法中正確的是()A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i5cos 50t(A)C在t0.01 s時(shí)，穿過交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大D若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4 ，則其產(chǎn)生的熱功率為5 W 12如圖10122所示，在兩平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力)，當(dāng)兩板間加上交變電壓后，能使電子有可能做往返運(yùn)動(dòng)的電壓是()13正弦交變電源與電阻R、交流電壓表、交流電流表按照?qǐng)D10123甲所示的方式連接，Ru隨時(shí)間t變化的圖象則()A交

18、流電壓表的讀數(shù)是311 VB交流電流表的讀數(shù)是1.1 ACR兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR311cos t VDR兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR311cos 100t V 圖10124 圖10125 圖1012614(2009·重慶，18)某實(shí)物投影機(jī)有10個(gè)相同的強(qiáng)光燈L1L10(24 V、200 W)和10個(gè)相同的指示燈X1X102燈絲燒斷，則()AX1的功率減小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其他指示燈的功率減小DX2的功率減小，其他指示燈的功率增大15(2009·天津，9)如圖10125所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R.線框繞