第8讲 恒定电流与交变电流

1、第一部分第一部分专题四专题四电路与电磁感应电路与电磁感应知识互联网知识互联网,达人寄语达人寄语科学复习、事半功倍科学复习、事半功倍“电路和电磁感应电路和电磁感应”是高考的是高考的“重头戏重头戏”，“力电综合力电综合”更有更有难度明确对象、过程及回路，应用规律、方法和技巧，细上加细难度明确对象、过程及回路，应用规律、方法和技巧，细上加细，慎之又慎慎之又慎，努力交一份完美的答卷努力交一份完美的答卷让让“对接对接”来得更猛烈些吧来得更猛烈些吧！青青春的火花在此刻闪烁！春的火花在此刻闪烁！第第 8 讲讲恒定电流和交变电流恒定电流和交变电流主要题型主要题型：选择题或计算题：选择题或计算题难度档次难度档次

2、：低档难度或中档难度低档难度或中档难度欧姆定律欧姆定律，串串、并联电路的特点并联电路的特点，组合交组合交变变电流电流、变压器变压器、远距离输电等考点远距离输电等考点，一般不与其他模块知识发生一般不与其他模块知识发生综合只考查知识的直接应用，以简单的分析、计算为主综合只考查知识的直接应用，以简单的分析、计算为主高考热点高考热点1以电路图设题考查欧姆定律、串并联电路的特点及应用、电以电路图设题考查欧姆定律、串并联电路的特点及应用、电功率和直流电路的动态分析基本上是逢题必有图功率和直流电路的动态分析基本上是逢题必有图2正弦交流电正弦交流电瞬时值瞬时值 iImsin t，有效值有效值 IIm2、Im为

3、最大值，为最大值，周期周期 T1f、2T，一般交流电的特点、图象一般交流电的特点、图象3理想变压器理想变压器P入入P出出，频率相等，频率相等，U1U2n1n2，I1I2n2n1.U1U2I2I1(动态变化规律动态变化规律)4远距离输电远距离输电一、欧姆定律一、欧姆定律1部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律I_2闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律I_(1)路端电压与电流的关系：路端电压与电流的关系：U_.(2)路端电压与负载的关系：路端电压与负载的关系：UIRRRrE11rRE，路端电压，路端电压随外电阻的增大而随外电阻的增大而_，随外电阻的，随外电阻的_而减小而减小3电功、电功率电功、电功率(1

4、)电功电功 WqU_=纯电阻纯电阻I2Rt_电功率电功率 PWtUI =纯电阻纯电阻I2RU2R(2)在非纯电阻电路中，在非纯电阻电路中，WQ，其关系为：，其关系为：UItI2RtW其他其他二、交变电流二、交变电流1交流电的交流电的“四值四值”最大值最大值EmNBS计算电容器的耐压值计算电容器的耐压值瞬时值瞬时值eEmsin t计算闪光电器的闪光时间等计算闪光电器的闪光时间等正弦交流电正弦交流电的有效值的有效值EEm2电表的读数及电表的读数及计算电热、电计算电热、电功及保险丝的功及保险丝的熔断电流熔断电流平均值平均值EmNt计算通过导计算通过导体的电荷量体的电荷量2理想变压器的基本关系式理想变

5、压器的基本关系式(1)功率关系：功率关系：_(2)电压关系：电压关系：_若若 n1n2，为降压变压器；若，为降压变压器；若 n1P2DP2P33 (多选多选)如图如图 815 甲所示为一家用台灯内部电路简图甲所示为一家用台灯内部电路简图， 其中其中 R为保护电阻为保护电阻，L 为灯泡为灯泡，自耦变压器左端所加正弦交流电电压随时间自耦变压器左端所加正弦交流电电压随时间变化的关系图象如图变化的关系图象如图 815 乙所示下列叙述正确的是乙所示下列叙述正确的是()图图 815A滑片滑片 P 向上滑动过程中，灯泡亮度逐渐增大向上滑动过程中，灯泡亮度逐渐增大B滑片滑片 P 向上滑动过程中向上滑动过程中，

6、由于原由于原、副线圈中的电流与它们的副线圈中的电流与它们的匝数成反比，所以变压器中电流减小匝数成反比，所以变压器中电流减小C变压器左端所加交流电的有效值为变压器左端所加交流电的有效值为 220 VD 滑片处于线圈中点位置时滑片处于线圈中点位置时， 灯泡获得的交流电压的周期灯泡获得的交流电压的周期为为0.01s图图 8164(2012课标，课标，17)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图一升压式自耦调压变压器的电路如图 816 所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为所示，

7、其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为 1 900 匝匝；原线圈为原线圈为 1 100 匝匝，接在有效值为接在有效值为 220 V 的交流电源上的交流电源上当变压器输当变压器输出电压调至最大时出电压调至最大时，负载负载 R 上的功率为上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流设此时原线圈中电流有效值为有效值为 I1，负载两端电压的有效值为，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，且变压器是理想的，则则U2和和 I1分别约为分别约为()A380 V 和和 5.3AB380 V 和和 9.1AC240 V 和和 5.3AD240 V 和和 9.1A5 (2012安徽理综安徽理综， 23)

8、图图 817 甲是交流发电机模型示意图甲是交流发电机模型示意图 在在磁感应强度为磁感应强度为 B 的匀强磁场中的匀强磁场中，有一矩形线圈有一矩形线圈 abcd 可绕线圈平面内可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴垂直于磁感线的轴 OO转动，由线圈引出的导线转动，由线圈引出的导线 ae 和和 df 分别与两分别与两个跟线圈一起绕个跟线圈一起绕 OO转动的金属圆环相连接转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触个固定的电刷保持滑动接触， 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻电路电阻 R 形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线形成

9、闭合电路图乙是线圈的主视图，导线 ab 和和 cd 分分别用它们的横截面来表示别用它们的横截面来表示已知已知 ab 长度为长度为 L1，bc 长度为长度为 L2，线圈以线圈以恒定角速度恒定角速度逆时针转动逆时针转动(只考虑单匝线圈只考虑单匝线圈)图图 817(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时线圈平面处于中性面位置时开始计时， 试推导试推导 t 时刻整个线圈时刻整个线圈中的感应电动势中的感应电动势 e1的表达式；的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出示，试写出 t 时刻整个线圈中的感应电动势时刻整个线圈

10、中的感应电动势 e2的表达式；的表达式；(3)若线圈电阻若线圈电阻为为r， 求线圈每转动一周电求线圈每转动一周电阻阻R上产生的焦耳热上产生的焦耳热 (其其它电阻均不计它电阻均不计)【高考必备】【高考必备】一、一、1.UR2.ERr(1)EIr(2)增大增大减小减小3(1)UItU2Rt二、二、2.(1)P入入P出出(2)U1U2n1n2(3)I1I2n2n1【考向聚焦】【考向聚焦】预测预测 1答案答案A解析解析本题考查电路的动态分析本题考查电路的动态分析， 解决本题的关键是由总电压或解决本题的关键是由总电压或总电流得到各支路的电压或电流滑动变阻器的滑片总电流得到各支路的电压或电流滑动变阻器的滑

11、片 P 向向 a 端移动端移动时时，连入电路的电阻减小连入电路的电阻减小，整个回路的总电阻减小整个回路的总电阻减小，根据闭合电路欧根据闭合电路欧姆定律姆定律 IERr可知可知，干路电流干路电流 I 增大增大，即即 A1的示数增大的示数增大；再利用并再利用并联电路的特点可知，联电路的特点可知，A2的示数也增大；的示数也增大；又路端电压又路端电压 U1EIr，I 增大，增大，U1减小，即减小，即 V1的示数减小；的示数减小；V2两端的电压为两端的电压为 U2EI(rR并并)， I 增大增大， U2减小减小， V2的示数减小的示数减小预测预测 2解析解析(1)因为因为 EmNBS，2n，其中其中 n

12、300 r/min5 r/s，代入数据可得代入数据可得10 rad/s，Em100 V若从线圈处于中性面时开始计时，则若从线圈处于中性面时开始计时，则 eEmsin t，所以电动势，所以电动势的瞬时值表达式为：的瞬时值表达式为：e100sin 10t V.(2)两电表的示数为交流电的有效值：两电表的示数为交流电的有效值：IERrEm2 Rr 5 2A，URIR45 2 V.(3)当线圈转过当线圈转过160s 时，电动势的瞬时值时，电动势的瞬时值e100sin10160 V50 V.(4)线圈转过线圈转过 t130s 的过程中的过程中， 通过电阻通过电阻 R 的电荷量为的电荷量为： qItERr

13、tNtRrtNRr，而，而12BS1cos3 12BS，综合解得综合解得 qNBS2 Rr 12C.(5)线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等，计算电功时线圈匀速转动一周，外力做功与电流做功相等，计算电功时必须运用交流电的有效值，即必须运用交流电的有效值，即 WE2RrT100 J.答案答案(1)e100sin(10t)V(2)5 2A45 2 V(3)50 V(4)12C(5)100 J【例【例 3】答案答案C解析解析交流电表的示数为有效值交流电表的示数为有效值，故故 A、B 两项均错误两项均错误；P 向下向下滑动过程中，滑动过程中，R 变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，变小，由于交

14、流电源、原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以均不变，所以 I2U2R0R变大，由变大，由I1I2n2n1，得，得 I1n2n1I2变大，故变大，故 C 项项正确、正确、D 项错误项错误预测预测 3答案答案BD解析解析当发电机输出的电压发生波动，使当发电机输出的电压发生波动，使 V1示数小于正常值，示数小于正常值，用电器不变时，由用电器不变时，由U1n1U2n2知，应增加知，应增加 n2.A 错误；当发电机、用电器错误；当发电机、用电器正常工作时正常工作时，如果突然增加用电器如果突然增加用电器，由于用户的用电器并联由于用户的用电器并联，故总电故总电阻减小阻减小，I2增大增大，n1I1n2I2

15、，I1增大增大，B 正确正确；当用电器增加时当用电器增加时，由由题意可知，输出电压不变故滑动触头题意可知，输出电压不变故滑动触头 P 位置不变，位置不变，C 错误；由于错误；由于不计电动机内阻不计电动机内阻、输电线的电阻和变压器内阻输电线的电阻和变压器内阻，当发电机当发电机、用电器正用电器正常工作时常工作时，触头位置不变触头位置不变，增加负载对输出增加负载对输出、输入电压均无影响输入电压均无影响，D正确正确预测预测 4答案答案BD解析解析I线线I0P0U04.4104220A200 A；线路损失功率；线路损失功率 P线线I2线线R线线8 000 W，线路两端电压，线路两端电压 UI线线R线线4

16、0 V，所以发电机输出，所以发电机输出电压为电压为 260 V；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压则输出电压最大值是最大值是 260 2 VB、D 选项正确选项正确高考阅卷老师支招高考阅卷老师支招技法技法 3【模拟佐证】【模拟佐证】答案答案B解析解析当当 R2的滑片向下移动时，由的滑片向下移动时，由“串反并同串反并同”法知电容器两法知电容器两端电压减小端电压减小，微粒受到的电场力减小微粒受到的电场力减小，微粒向下加速运动中微粒向下加速运动中；极板电极板电压变小，说明电容器放电，压变小，说明电容器放电，G 中电流方向从下向上，中电流方向从下向上，B

17、正确；正确；A、C错误；将错误；将 S 断开后，电容器放电，断开后，电容器放电，G 中有电流，电压减小，电场力中有电流，电压减小，电场力减小，微粒向下运动，减小，微粒向下运动，D 错误错误技法技法 4【模拟佐证】【模拟佐证】答案答案AD解析解析因电容器具有因电容器具有“隔直通交隔直通交”的特征的特征， 所以其分析可等效画所以其分析可等效画为右图所示为右图所示当当 R2的阻值减小并趋于零时的阻值减小并趋于零时，L 被短路被短路，灯泡灯泡 L 变暗变暗；当当 R1的阻值增大并趋于无穷大时，可视为断路，总电流趋于零时，的阻值增大并趋于无穷大时，可视为断路，总电流趋于零时，灯泡灯泡 L 也变暗，所以选

18、项也变暗，所以选项 A、D 正确正确【随堂演练】【随堂演练】1BC由动态分析可知由动态分析可知 Ia变大，变大，Uc变小，变小，Ib变大，变大，IbIc，R外外r，且且 R外外减小减小，所以输出功率增大所以输出功率增大，效率变小效率变小，只有只有 B、C 对对2B由远距离输电电压规律可知由远距离输电电压规律可知，U2U3Ir，选项选项 A 错误错误，B 正确正确；由变压器功率关系由变压器功率关系，可知可知 P1P2，P2P3I2r，选项选项 C、D错误；因此答案选错误；因此答案选 B.3AC根据根据n1n2U1U2可知选项可知选项 A 正确正确；滑片滑片 P 向上滑动过程中向上滑动过程中，副线圈两端电压逐渐增大，则通过灯泡的电流也逐渐增大，选项副线圈两端电压逐渐增大，则通过灯泡的电流也逐渐增大，选项 B错误错误；由图乙可知所加交流电的峰值为由图乙可知所加交流电的峰值为 311 V，根据根据 UUm2可知选可知选项项C 正确；变压器不能改变交流电的周期，所以选项正确；变压器不能改变交流电的周期，所以选项 D 错误错误4B根据理想变压器电压比关系根据理想变压器电压比关系U1U2n1n2，代入数据解得副线，代入数据解得副线圈两端的电压有效值圈两端的电压有效值 U2380 V，因理想变压器原因理想变压器原、副