專題5-1交變電流單元知識脈絡(luò)與核心素養(yǎng)-

(-)本章知識脈絡(luò)(二)本章核心素養(yǎng)解析一、物理掛念——正確區(qū)分和應(yīng)用交變電流的"四值”.最大值最大值是指交變電流在變化過程中電動勢、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。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向平行時，交變電流的電動勢最大。設(shè)線圈的噸數(shù)為N,面積為S，繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角速度為⑶Em=NBSco,扁的大小與線圈的形狀、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)，在考慮電容器的耐壓程度時，應(yīng)注意交變電流的最大值。.有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的，即在一個周期內(nèi)，能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流的數(shù)值，叫作該交變電流的有效值，它反映的是交變電流通過用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)強(qiáng)EU弱，常用一大寫字母來表示，如￡、U、L正弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是￡=提場、各種交變電流電氣設(shè)備上銘牌標(biāo)有的、交流電表所測的，以及在敘述中沒有特別說明的交變電流的值,都是指有效值。在計(jì)算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、電功率以及確定電阻絲的熔斷電流時，只能用交變電流的有效值?？傊?，在研究交變電流做功、電功率及產(chǎn)生的熱量時，只能用有效值，交流電路中電流表、電壓表的讀數(shù)也都是有效值。.瞬時值瞬時值是指交變電流在變化過程中某一時刻電動勢、電壓、電流的值，它反映的是某一時刻交變電流某物理量的大小，常用小寫字母來表示，如e、〃、l當(dāng)從線圈平面與B的方向平行時開始計(jì)時，設(shè)線圈平面與B的方向的夾角為仇瞬時電動勢e的表達(dá)式為e=E,?cosd當(dāng)以線圈平面與中性面平行時開始計(jì)時，設(shè)線圈平面與中性面的夾角為夕，瞬時電動勢e的表達(dá)式為e=EmSin如在求發(fā)電機(jī)某一時刻的電動勢、電流、輸出功率，用電器某一時刻電壓、電流、消耗功率時常用瞬時值。.平均值交變電流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸。軸)所圍的面積跟時間的比值，常用大寫字母上加一Acf)橫線來表示，如反仄7。求一段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時要用平均值q=無平均電動勢區(qū)二電，平均電流7=不注意：Eh手，平均值不等于有效值2【例1】如圖所示，矩形線框匝數(shù)〃=250,曲二12cm,4d=10cm,電阻不計(jì)。線框置于8有T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場的軸以角速度4兀rad/s勻速轉(zhuǎn)動。線框通過滑環(huán)與外電路相連，外電路接有R=12C的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12V的翅泡L。(1)當(dāng)S接e時，電流表讀數(shù)為多少?R的熱功率為多大?10min內(nèi)外力對線框做功多少？(2)當(dāng)S接/時，頰泡閃光頻率為多大?通電10min,嵐泡發(fā)光總時間為多少？二、科學(xué)思維——理想變壓器問題的分析思路具備了以下條件的變壓器稱為理想變壓器：(1)不計(jì)銅損，即變壓器的原、副線圈的內(nèi)阻很小，可以忽略，在有電流通過時認(rèn)為不產(chǎn)生焦耳熱。(2)不計(jì)鐵損，即變壓器鐵芯內(nèi)不產(chǎn)生渦流，無熱損耗。(3)不計(jì)磁漏，即原、副線圈中的磁通量總保持相同。解題思路：.小小―Uiu2u3思路(1):電壓思路：變壓器原、副線圈的電壓之比為正=6當(dāng)變壓器有多個副線圈時溫=瓦=瓦=…思路(2)：功率思路：理想變壓器的輸入、輸出功率為尸入二尸出，即尸尸尸2：當(dāng)變壓器有多個副線圈時，PkP2+P3+…思路(3):電流思路：由/J知，當(dāng)變壓器有多個副線圈時，〃叱〃2/2+引3+…，對只有一個副線圈的變壓器才有上能思路(4)：(變壓器動態(tài)問題)制約思路：①電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比段一定，旦輸入電壓a確定時.，原線圈中的電流人由副線圈中的輸出電流“決定，即/尸黑，可簡述為“副制約原②負(fù)載制約：a.變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，=及2+…u2b.變壓器副線圈中的電流上由用戶負(fù)載電阻R2確定，/2=咫；C.總功率P總二P找+P2。思路(5)：輸配電原理思路：按“發(fā)電一升壓一輸電線一降壓-用電器”的順序或從“用電器倒推到發(fā)電”,以變壓器的鐵芯為界劃分為三個回路一步一步進(jìn)行分析。[例2][2016?天津高考]如圖所示，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。下列說法正確的是（）A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭夕向上滑動時，尺消耗的功率變大B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭尸向上滑動時，電流表Ai示數(shù)變大D.若閉合開關(guān)S,則電流表Ai示數(shù)變大、Az示數(shù)變大【例3】如圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)〃尸〃4<〃2=〃3,四根模擬輸電線的電阻R、&、&、&的阻值均為R，Al、A2為相同的理想交流電流表，Li、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻Rl>2R,忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)4、6端接入低壓交流電源時0A.Ai、A2兩表的示數(shù)相同B.LhL2兩燈泡的亮度相同C.R消耗的功率大于當(dāng)消耗的功率D.R2兩端的電壓小于以兩端的電壓【例4】.[2016?全國卷1]一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻凡、R2和R3的阻值分別為3C、1Q和4Q,。為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為/；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4/。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為（）A.2B.3C.4D.5牛刀小試.如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭。來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R。和滑動變阻器凡P為滑動變阻器的滑動觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則（）A.保持Q的位置不動，將。向上滑動時，電流表讀數(shù)變大B.保持。的位置不動，將尸向上滑動時，電流表讀數(shù)變小C.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大D.保持夕的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小2.小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈必cd,磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場，方向垂直于線圈中心軸00,線圈繞00勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示.矩形線圈他邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為匈，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓（）A.峰值是aB.峰值是2“C.有效值是乎NeoD.有效值是由Neo3.（2015?全國卷I）一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3：1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈?側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示.設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為公則（）A.U=66V,B.U=22V,k=fC.U=66V,&D.（7=22V,.如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)川=1100匝，副線圈的匝數(shù)〃2=110匝，Ro、R、/?2均為定值電阻，且R（）=R=R2，電流表、電壓表均為理想電表.原線圈接〃=220sin314/（V）的交流電源，起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài).下列說法中正確的是（）A.電壓表的示數(shù)為22VB.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表的示數(shù)變小C.當(dāng)開關(guān)S閉合后，電流表的示數(shù)變大D.當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大.如圖所示，單匝矩形線圈放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為3的勻強(qiáng)磁場中，以恒定的角速度。繞他邊轉(zhuǎn)動，磁場方向垂直于紙面向里，線圈所圍面枳為S,線圈導(dǎo)線的總電阻為R」=0時刻線圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動.則（）A.t時亥lj線圈中電流瞬時值表達(dá)式i=專4oscotB.線圈中電流的有效值/=