2019高中物理 第二章 交變電流章末復(fù)習(xí)課教案 教科版選修3-2

1、初高中精品文檔第二章交變電流鞏固層知識(shí)整合體系構(gòu)建核心速填一、交變電流的產(chǎn)生1產(chǎn)生：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2表達(dá)式：eEmsin_t(或Emcos_t)，其中EmNBS.3表征交變電流的物理量(1)瞬時(shí)值：eEmsin_t(或Emcos_t)(2)峰值：EmNBS.2，IIm2，UUm2.(4)周期T與頻率f的關(guān)系：T或f.nt(3)有效值：根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義，正(或余)弦交流電E11fT(5)平均值：E.二、對(duì)交變電流阻礙的器件1電阻：與交流電的頻率無(wú)關(guān)2電容：通交流，隔直流，通高頻，阻低頻3電感：通直流，阻交流，通低頻，阻高頻三、理想變壓器1原理：互感現(xiàn)象歡迎使用下

2、載！EmU2n2I2n1(1)功率損失：P損Ir線2送2r線U(2)電壓損失：U損Ir線r線值與最大值之間的關(guān)系是EEm、U、I.mm初高中精品文檔UnIn2基本規(guī)律：11，12，R入P出3電能的輸送：P送P送U送提升層能力強(qiáng)化交流電的“四值”1.峰值峰值是指交流電在變化過(guò)程中電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流所能達(dá)到的最大值，它反映的是交變電流大小的變化范圍，常用大寫(xiě)字母加下標(biāo)m或max來(lái)表示，如Emax、Umax、Imax.當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向平行時(shí)，交變電流的電動(dòng)勢(shì)最大設(shè)線圈的匝數(shù)為N，面積為S，繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則EmaxNBS，Emax的大小與線圈的形狀、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)

3、，在考慮電容器的耐壓程度時(shí)，應(yīng)注意交變電流的峰值2有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的，即在同一時(shí)間內(nèi)，能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交變電流的有效值，它反映的是交變電流通過(guò)用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)強(qiáng)弱，常用一大寫(xiě)字母來(lái)表示，如E、U、I.正弦交流電的有效UI222各種交變電流電氣設(shè)備上銘牌標(biāo)注的、交變電表所測(cè)的、以及在敘述中沒(méi)有特別說(shuō)明的交變電流的值，都是指有效值在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、電功率以及確定電阻絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電流的有效值總之，在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí)，只能用有效值，交變電路中電流表、電壓表的讀數(shù)也都是有效值

4、3瞬時(shí)值瞬時(shí)值是指交流電在變化過(guò)程中某一時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的值，它反映的是某一時(shí)刻交變電流某物理量的大小，常用小寫(xiě)字母來(lái)表示，如e、u、i.在求發(fā)電機(jī)某一時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì)、電流、輸出功率，用電器某一時(shí)刻電壓、電流、消耗功率時(shí)常用瞬時(shí)值4平均值常交變電流的平均值是交變電流圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時(shí)間的比值，用大寫(xiě)字母上加一橫線來(lái)表示，如E、U、I.求一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量時(shí)要用平均值q歡迎使用下載！EIt，平均電動(dòng)勢(shì)EN，平均電流I.圖21為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，矩形線圈的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，初高中精品文檔tR其寬度為L(zhǎng)2，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接

5、有一個(gè)阻值為R的定值電阻，線圈以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO勻速運(yùn)動(dòng)，沿轉(zhuǎn)軸OO方向看去，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，t0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直nBL1L22nBL1L2En.圖21(1)求線圈經(jīng)過(guò)圖示位置時(shí)，通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向；(2)寫(xiě)出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)求線圈從t0時(shí)所處的位置開(kāi)始到轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(4)求線圈從t0時(shí)所處的位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)電路中的瞬時(shí)電流；(5)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量【解析】(1)根據(jù)右手定則可判斷，線圈中的電流方向是dcba，故通過(guò)電阻R的電流是自下而上(2)從中性面開(kāi)

6、始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EmnBL1L2，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式enBL1L2sint.(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律有t2(4)由歐姆定律有i3nBL1L2eRrnBL1L2sinRr3Rr.(5)電動(dòng)勢(shì)的有效值E2nBL1L22，電流的有效值I2nBL1L2Rr，n2B2L21L22RQI2RT.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Rr2歡迎使用下載！2nBL1L23nBL1L2n2B2L21L22RRrRr2初高中精品文檔【答案】(1)自下而上(2)enBL1L2sint(3)(4)(5)針對(duì)訓(xùn)練1(多選)如圖22所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

7、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R.t0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)則()圖22BSAt時(shí)刻線圈中電流瞬時(shí)值表達(dá)式iBSB線圈中電流的有效值IRRcostC線圈中電流的有效值I2BS2RB2S222RD線圈中消耗的電功率PEBSmCD回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值EmBS，電流的最大值ImRR，t0時(shí)線圈處R2R2于中性面位置，故瞬時(shí)值表達(dá)式iBSI2BSsint.電流有效值Im，PI2R2RU2n2I2n1B22S2，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確理想變壓器的分析1.兩個(gè)基本公式Un(1)11，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)

8、線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比(2)P入P出，即無(wú)論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和2需要特別引起注意的問(wèn)題In(1)只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有U1I1U2I2，12.歡迎使用下載！(2)變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：P1U1I1n2U1n1/R，即在輸入電壓(3)當(dāng)副線圈中有兩個(gè)以上線圈同時(shí)工作時(shí)，U1U2U3n1n2n3，但電流不可有1I初高中精品文檔2確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”“負(fù)載”表示副線圈所接的用電器的實(shí)際功率實(shí)際

9、上，R越大，負(fù)載越小；R越小，負(fù)載越大這一點(diǎn)在審題時(shí)要特別注意I2n2n1，此情況必須用原、副線圈功率相等來(lái)求電流n2定，即U2n2U1n1n2中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1n2I2，可簡(jiǎn)述為“副制約原”U2U1U2n2U2I22決定定決3變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題n(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(1)一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓U1決，可簡(jiǎn)述為“原制約副”n(2)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(1)一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈n1(3)負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2P負(fù)1P負(fù)2；P變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2決定，即I2

10、2；總功率P總P線P2.動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為：U1n1UP1P2I1U1I2U2P1I1U1R負(fù)載I2I1P1決定決定如圖23所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表下列說(shuō)法正確的是()圖23A當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大歡迎使用下載！初高中精品文檔D若閉合開(kāi)關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流減小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的

11、示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，電流表A1示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開(kāi)關(guān)S，副線圈電路中總電阻減小，副線圈中的電流變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓減小，電流表A2示數(shù)減?。辉€圈中的電流變大，電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤針對(duì)訓(xùn)練2(多選)如圖24所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n11100匝，副線圈的匝數(shù)n2110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，且R0R1R2，電流表、電壓表均為理想電表原線圈接u220sin314t(V)的交流電源，起初開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)下列說(shuō)法中正確的是()2V，A錯(cuò)；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，輸出功率圖

12、24A電壓表的示數(shù)為22VB當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電壓表的示數(shù)變小C當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電流表的示數(shù)變大D當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大22022BCD變壓器的輸入電壓的有效值為V，則副線圈兩端的電壓為V，根據(jù)串聯(lián)分22壓原理，開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，電壓表的示數(shù)為11增大，電壓表的示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，電流表的示數(shù)變大，故B、C、D對(duì)高壓輸電1.解題思路在遠(yuǎn)距離輸送電能的過(guò)程中，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，發(fā)電機(jī)的總功率應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(不考慮變壓器上的能量損失)2遠(yuǎn)距離高壓輸電的電路圖和幾個(gè)基本關(guān)系(1)遠(yuǎn)距離輸電電路圖歡迎使用下載！PP，PP，PPPPUIUUP

13、PPIRRRP2323U2U3R線UnI，UnIUnIUnI(3)電流、電壓關(guān)系UUU，III初高中精品文檔圖25123423線PUI，PUI，PUI111222333(2)功率關(guān)系4442222線2線線線損11233414422332線2線3UUUIR線23線線某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100kW，輸出電壓為250V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電，所用輸電線的總電阻為8，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過(guò)輸送電功率的5%，用戶獲得220V的電壓求應(yīng)選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器(理想變壓器)?【解析】畫(huà)出高壓輸電線路圖如圖所示設(shè)升壓變壓器原線圈電流為I1，電壓為U1，有U1250VU

14、1250P100103I1A400A升壓變壓器副線圈電流為I2，當(dāng)輸電線上損失功率為輸送功率的5%時(shí)，有PI2r線5%PI25%Pr線0.051001038A25An2I140016nI251因此升壓變壓器的匝數(shù)比12降壓變壓器副線圈中的電流為I4，用戶得到的功率PPP95%P又PU4I4U422095%P0.95100103所以I4A431.8An4I32510而降壓變壓器原線圈電流I3I225AnI431.8173所以，降壓變壓器匝數(shù)比34.【答案】歡迎使用下載！11731610U220初高中精品文檔一語(yǔ)通關(guān)求解遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的一般思路(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖，并畫(huà)出示意

15、圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識(shí)分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系(3)在遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中，也要時(shí)刻注意能量守恒這一線索，即發(fā)電機(jī)的總功率應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(在不考慮變壓器自身的能量損失的條件下).針對(duì)訓(xùn)練3交流發(fā)電機(jī)兩端電壓是220V，輸出功率為4400W，輸電導(dǎo)線總電阻為2.試求：(1)用戶得到的電壓和功率各多大？輸電損失功率多大？(2)若發(fā)電機(jī)輸出端用110的升壓變壓器升壓后，經(jīng)同樣輸電導(dǎo)線輸送，再用101的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和功率又是多大？【解析】(1)如圖，由PIU得：P4400IA20A由UU用IR得：用戶得到的電壓為U用UIR220V202V180V由PP用I2R得：用戶得到的功率為P用PI2R4400W2022W3600W輸電損失功率為P損I2R2022W800W(2)輸電線路示意圖如圖所示U2n2解得U2U1n222010n11U2Un根據(jù)理