物理选修32知识点

1、互感和自感1、互感、互感电动势当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。如在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中会产生感应电动势。 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 ,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.2、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用互感现象制成的。互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用，如收音机里的“磁性天线”利用互感现象可以把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈。3、互感现象是电磁感应现象中的一种，同

2、样遵守法拉第电磁感应定律。知识点二、自感现象1、自感电动势当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。2、自感现象由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。3、自感电动势的大小（1）自感电动势的大小由法拉第电磁感应定律计算，它正比于通电线圈中磁通量的变化率。具体地说：自感电动势正比于自身电流的变化，即，同时还与线圈的自感系数L有关，。（2）自感系数自感系数 L由

3、线圈本身的特性决定，线圈越长、单位长度上的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数就越大。线圈增加了铁芯，自感系数就增大。自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。常用单位还有：毫亨（m H） 微亨（H）4、自感电动势的作用根据楞次定律知，当线圈中的电流增加时，线圈中的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，如图甲所示；当线圈中的电流减小时，线圈中的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流减小（图乙）。概而言之，自感电动势总是阻碍线圈自身电流的变化。 5、自感现象及其应用大的通电线圈在断电时，会产生高压放电现象，此现象得到了很多应用，如日光灯启动、汽油机点火等，但高压放电现象也会造成仪器、设备的破坏，

4、危及人身安全必须引起注意。由于自感的作用，通电线圈中的电流不能发生突变，也就是说自感使得线圈中的电流变大或减小用的时间变长，起到“延时”作用，此现象在延时继电器中得到应用。 如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是：（ ）A、合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮。B、合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮。C、断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭。D、断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭解析：K接通电路瞬间，穿过L的磁通量也随着增加，因而L中产生一个与电流相反的自感电动势。这个自感电动势的作用是阻

5、碍电流的增加（或者说让电流慢慢增大），直到稳定。所以与L串联的灯A1是慢慢亮起来的。而灯A2中的电流是发生突变，所以A2先亮。当电路稳定时，电流中的电流不再变化，因而L中没有感应电动势。又L电阻忽略不计，所以A1A2两端电压相等，一样亮。故A正确，B错误。K断开瞬间，通过L的电流突然变小，磁通量也减小，因而L中产生一个与电流方向一致的自感电动势。这个自感电动势的作用是让电流逐渐变为零，所以原电流在A1、L、A2组成的串联电路沿逆时针方向通过，最后变为零。所以D正确，C错误。要注意当电路突然断开时，自感电动势产生的感应电流只是在原电流的大小的基础上逐渐变小到零，决不会超过原电流的大小。因此本题中

6、，当 K断开瞬间，A、B灯的亮度不会超过稳定时的亮度。而在下图所示电路中，当 K断开瞬间，灯C却更亮一下再熄灭，这是因为线圈L的电阻小于灯C的电阻，电路稳定时有ILIC，当K断开时，自感电流由右向左通过灯C，瞬间电流超过灯C原先稳定时的电流，所以灯C先亮一下再熄灭。思考：在断电自感中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。 知识点三、涡流电磁阻尼和电磁驱动1涡流：穿过金属块的磁通量发生变化时，在金属块中产生的旋涡式的电流叫做涡流。涡流

7、现象是电磁感应现象的一种情况，是由于穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块内产生感应电动势，从而使金属块内自成闭合回路中有电流产生，因此涡流产生也是电磁感应现象的一种，它的形成也遵从电磁感应规律。它的特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生，而是在块状金属中产生。 2、涡流的防止由于涡流在导体中产生热量，浪费能量，在变压器和电动机等设备中应尽力避免。如图 1所示，把绝缘导线绕在块状铁芯上，当变化的电流通过导线时，穿过铁芯的磁通量不断变化，铁芯中会产生很强的涡流，使铁芯大量发热，浪费大量的电能。为了减少涡流损失，通常用的方法是：增大铁芯的电阻率同时用多层彼此绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯。如图 2所示。

8、这样，涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大大减弱，涡流损失大大降低。铁芯采用硅钢片，是因为这种钢比普通钢的电阻率大，可以进一步减少涡流损失，硅钢的涡流损失只有普通钢的1/51/4。图中电流和磁场方向是瞬间情况的示意 3、涡流的运用在金属内感应的涡流能产生热效应。利用涡流的热效应可制成真空冶炼炉，冶炼高质量合金；制成炊具电磁炉等。这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点：非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触；加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象；容易控制温度，提高加工精度；可实现局部加热；可实现自动化控制；可减小占地、热辐射、噪声和灰尘。 4电磁阻尼（1）当导体在磁场中运动

9、时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。（ 2）电磁阻尼的运用：可以用来电磁制动，如电流表的线圈要绕在铝框上，铝框就是起这个作用的。当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动。铝框在磁场中转动时产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，于是使指针能很快地稳定指到示数位置上。5电磁驱动磁场相对于导体或闭合电路运动时，就会在导体中形成涡流或在闭合电路中产生感应电流，这个感应电流在磁场中受到的安培力，使导体或闭合线圈沿着磁场运动的方向运动（也可能转动），这就是电磁驱动。电动机就是电磁驱动的实际运用。说明：无论是电磁阻尼还是电磁驱动都是电磁感应

10、现象伴随的力学效应。 规律方法指导1、电路中由于本身电流变化引起的电磁感应现象叫自感现象，产生的自感电动势总是阻碍电流的变化。当电流减小时，自感电动势方向与原电流方向一致，作用是让电流逐渐变小，不产生突变；当电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，作用是让电流逐渐变大，不产生突变。2、自感电动势大小可用公式=L计算，其中L为自感系数，由线圈本身的性质决定（如线圈的匝数、长度、截面积，以及线圈中是否有铁芯等）。3、由于自感电动势的存在，在电路接通、断开或电阻发生变化时，电路中的电流会产生滞后效应。一旦电路稳定了，自感电动势消失。4、自感现象中要弄清楚通电和断电自感两个基本问题，分析此类题型时

11、，一要把握电路结构，二要弄清自感电动势对原电路的影响。（1）与线圈串联的灯泡在通电瞬间亮度的变化当通过线圈的电流增大时，穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中会产生自感电动势，根据楞次定律可得自感电动势总是要阻碍引起感应电动势的电流的变化，当通过线圈的电流增大时，自感电动势要阻碍电流的增大，使电流增大得慢一些，由此可推知与线圈串联的灯泡在通电的瞬间因线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大，所以灯泡的亮度是逐渐变亮的。 （2）与线圈并联的灯泡在断电的瞬间的亮度的变化当灯泡与自感线圈并联，如图所示，令灯泡的电阻为 ，线圈的电阻为，S闭合时通过灯泡和线圈的电流分别为和。当S断开时，立即减少到零，则由此时大

12、小逐渐减小到零，且此时线圈与灯泡组成一个闭合回路，流过灯泡的电流方向变为从右向左。因而灯继续发光一段时间后才熄灭。那么是否一定会出现闪亮的情况呢？这就须比较和的大小了。如，则，故当断开K瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭，此时才会出现闪亮的情况。如 ，则i1i2，故当断开K瞬间，灯突然变暗了少许，然后逐渐熄灭。如 ，则，故当断开K瞬间，灯既不突然变亮，也不突然变暗，只是逐渐熄灭。由以上分析我们知道出现断电自感时不一定就会出现闪亮的情况，是否有闪亮情况应根据通过灯泡中电流的大小进行比较再加以判定。 （3）直流电阻不计的线圈在通电和断电的瞬间因自感电动势对电流变化的阻碍作用，可以视为线圈中有“电阻”

13、存在，在电路稳定时，电流没变化，线圈中没有感应电动势，这时与它并联的灯泡被短路。经典例题透析类型一：自感现象的分析1、一个线圈的电流强度在均匀增大，则这个线圈的（）A、自感系数也将均匀增大B、自感电动势也将均匀增大C、磁通量也将均匀增大D、自感系数、自感电动势都不变。解析：线圈的自感系数取决于线圈本身的特性，故线圈的自感系数不会改变。当线圈中的电流均匀变化时，说明电流的改变是 I与时间t的比值是确定不变的，即是一定值，故自感电动势=L是不变的，可见D是正确的；由于是不变的，而 =n，故是不变的，说明磁通量的变化是均匀的，所以C也是正确的。答案：CD2、如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可

14、以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是（灯丝不会断）（ ）A、S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮B、S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮C、S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭D、S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭解析：当S接通，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮。随着L中电流的增大

15、，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2的电流增大，L2灯亮得更亮。当S断开，L2中无电流，立即熄灭，而电感L将要维持本身的电流不变，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项D正确。答案：D总结升华：当电路中有电感L时，若电路中的电流发生变化，电感L的作用总是阻碍电流的变化；当电路稳定时，电感L相当于一段导体；若电感L中有直流电阻，则相当于电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根短路导线，正确分析电感L在电路中的作用，应紧扣这些特点。【变式】如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小，且小于灯泡A的电阻，接通

16、S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（ ）A、在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗B、在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才渐暗C、在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗D、在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗解析：（a）电路中，灯A和线圈L串联电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，逐渐变暗，A正确。（b）电路电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗，D正确。答案：AD3、如图所示，A和B是

17、电阻为R的电灯，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中，正确的是：（）A、B灯立即熄灭 B、A灯将比原来更亮一些后再熄灭C、有电流通过B灯，方向为cd D、有电流通过A灯，方向为ba解析：对断电自感现象，要根据自感线圈总是阻碍自感电流的变化进行判断。S1断开前通过两灯的电流强度相同，两灯两端电压也相同，即Uab=Ucd，因串联电路UR，故Rab=Rcd，由此可知电路稳定时L的电阻也为R，由于L与灯A是并联，故它们的电流均为I=。S1断开后，由于L的作用电流将逐渐减小，这一电流不会通过B灯，而只通过A灯，方向ba，

18、它只能使A灯迟一些熄灭，而不能使A灯更亮，故A、D正确。答案：AD总结升华：分析自感现象时要把握电路结构，弄清自感电动势对原电路的影响。要注意出现断电自感时不一定就会出现闪亮的情况，是否有闪亮情况应根据通过灯泡中电流的大小进行比较再加以判定。举一反三【变式一】如图，L为一纯电感线圈（即电阻为零），R是一灯泡。下列说法正确的是：（）A、开关S接通瞬间无电流通过灯泡；B、开关S接通后电路稳定时，无电流通过灯泡；C、开关S断开瞬间无电流通过灯泡；D、开关S接通瞬间及接通后电路稳定时，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流。解析：开关S接通瞬间，灯泡中立即有从a到b的电流

19、；而与R并联的线圈L中的电流由于自感作用，它逐渐增大。开关S接通后电路稳定时，线圈中的电流达到了最大且不再变化。由于线圈的电阻为零，故其对电流无阻碍作用，灯泡被短路，灯泡中无电流通过。 开关 S断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中的电流逐渐减小。自感电动势所产生的电流在L、R构成的回路中，是由b经电灯泡R流向a。答案：B【变式二】2011北京卷 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦

20、想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ()A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大解析： 电路达稳定状态后，设通过线圈L和灯A的电流分别为I1和I2，当开关S断开时，电流I2立即消失，但是线圈L和灯A组成了闭合回路，由于L的自感作用，I1不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间，通过回路的电流从I1开始衰减，如果开始I1I2，则灯A会闪亮一下，即当线圈的直流电阻RLRA时，会出现灯A闪亮一下的情况；若RLRA，得I1I2，则不会出现灯A闪亮一下的情况综上所述，只有C项正确类型二：互感现象4、M和N是绕在一个环形铁芯上的两个线圈，绕法和线路如

21、图所示，现将开关K从a处断开，然后合向b处，在此过程中，通过R2的电流方向是：A、先由c流向d，后又由c流向d B、先由c流向d，后又由d流向cC、先由d流向c，后又由d流向c D、先由d流向c，后又由c流向d解析：开关K从接a到断开和从断开到接b这两过程，铁芯中的磁场均发生变化，在N线圈中均产生感应电流，在K从接a到断开的瞬间，铁芯中由原来具有顺时针方向的磁场到磁场为零。N线圈的磁通要减小，N线圈产生的感应电流，在环形铁芯中产生的磁场按楞次定律判断应和原磁场方向相同（也是顺时针方向），再运用安培定则判断，通过R2的电流方向是由c流向d，在开关K从断开到接b的瞬间，环形铁芯中由原磁场为零变至有

22、一个逆时针方向的磁场，按楞次定律判断应与原增大的磁场方向（逆时针方向）相反（即顺时针方向）。所以这时N线圈产生的感应电流通过R2的方向还是由c流向d。答案：A总结升华：本题N线圈产生的感应电流是瞬间电流。当开关K接通a（或接通b）后，虽然铁芯中有磁场，但磁场无变化，则N线圈就不再产生感应电流。举一反三【变式】如图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场（匀强）方向垂直纸面向里，若电流计G中有电流通过，则ab棒的运动可能是A向左匀速运动 B向右匀速运动 C向左匀加速运动 D向右匀加速运动解析：导体棒只有做变速运动才能在原

23、线圈中产生变化的电流，进而在闭合铁芯中产生变化的磁通量，在副线圈中产生感应电动势，使得G中有电流通过，再由楞次定律知，导体棒向做加速运动或者向右减速运动时，副线圈的上端为高电势端，二极管加正向电压，处于导通状态副线圈中有电流通过，所以选C正确。答案：C类型三：涡流自感现象的分析5、如图所示，把一个闭合的轻质铝框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和铝框都可以绕OO轴转动。当转动蹄形磁体时，铝框也跟着转动起来；当突然将转动的磁体制动，铝框也会立即停止转动。试解释上述现象。 解析：本题可以依据楞次定律来分析。当蹄形磁体转动时，穿过铝框的磁通量发生改变，则铝框中就要产生感应电流，且感应电流必然会阻碍相

24、对运动，所以铝框也会跟着蹄形磁体同向转动(以阻碍磁通量的改变)。这种现象称之为电磁驱动。当蹄形磁体突然制动时，铝框由于惯性还要运动，但这时铝框的运动同样会使铝框内磁通量发生改变，铝框同样会有感应电流，并且会阻碍相对运动，故而铝框也能立即停下来。这种现象称之为电磁阻尼。 总结升华：在学习涡流现象时，主要要从楞次定律出发去理解，即感应电流总是阻碍原磁场和线圈(金属块)的相对运动，因而就有电磁驱动和电磁阻尼的应用。 6、桌面上放一铜片，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中(下图)，铜片对桌面的压力 () A、增大 B、减小 C、不变 D、无法判断是否变化 解析：磁铁的N极接近时，自上而下穿过铜片

25、的磁通量增大，在铜片内会产生涡流(如下图)，阻碍磁铁接近。根据牛顿第三定律，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力。答案：A说明：如果磁通变化很快，由于铜片电阻很小，铜片产生的涡流也会达到很大值，并使铜片发热。举一反三【变式】在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁如下图示。现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速向磁铁滑去。各物块在未碰上磁铁前的运动情况将是 ( ) A、都做匀速运动 B、甲、乙做加速运动 C、甲、乙做减速运动 D、乙、丙做匀速运动解析：本题容易误解选A是出于如下考虑：因为铜、铝、有机玻璃都属非铁磁性物质，它们在磁场里不能被

26、磁化，因而不会受到磁铁的引力，故作匀速运动。 但是，铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生改变，因此，在其内部会产生感应电流 I，如下图，形成涡流。既有感应电流形成，则感应电流的效果对产生它的原因总起阻碍作用，所以，铜块、铝块向磁铁的运动会受阻而减速。有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，速度不发生变化。正确选项为 C。 交变电流的产生和变化规律 知识点一：直流电和交流电要点诠释：1直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。恒定电流（或恒定电压）：电流或电压的

27、大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。2交流电电路中的电流大小和方向都随时间做周期性的变化，这样的电流叫交变电流，简称交流（AC）。实际应用中，交变电流有不同的变化规律，常见的有以下几种，如图所示。知识点二：正弦交流电的产生和变化规律1实验装置如图所示，一个线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场的轴匀速转动时，就会在线圈中产生正弦交流电。注意如下几点：线圈所在空间的磁场是匀强磁场；线圈匀速转动；线圈的两个端分别固定在完整的滑环L、K上，碳刷F和E各自与L、K始终相接，也就是说，每个碳刷始终和线圈的同一个端相接对外供电。（这是与直流发电机所不同的地方）。2正弦交流电方向变化的位置中性面（1）中性面：

28、线圈平面与磁感线垂直的位置，如上图中甲、丙线圈所在平面即为线圈中性面。（2）中性面的特点线圈的各边都不切割磁感线，线圈中无感应电动势和感应电流产生。线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次，线圈每转一周电流方向改变2次。在中性面处线圈包围的磁通量最大，但其变化率。3正弦交流电电动势最大的位置与中性面垂直的位置如上图乙、丁线圈所在位置。（1）与中性面垂直的位置的特点由于磁场与线圈平面平行，所以磁通量为零，但是磁通量的变化率却最大，因此感应电动势最大，感应电流最大。（2）此位置线圈的AB边和CD边的速度方向与磁感线垂直线圈远离此位置时，感应电动势变小。4正弦交流电：电动势、电流、电压随时间的变化

29、规律（1）正弦交变电流的瞬时表达式（从中性面开始计时） 其中i、u、e分别表示电流、电压、电动势的瞬时值，Im、Um、Em分别表示电流、电压、电动势的最大值。（2）正弦交变电流的图象如图：（3）对正弦交变电流的图象的理解正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图所示： 从图象中可以解读到以下信息：交变电流的最大值Im、Em、周期T。因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。找出线圈平行磁感线的时刻。判断线圈中磁通量的变化情况。分析判断i、e随时间的变化规律。知识点三：正弦交流电瞬时值

30、表达式的推导过程及求解步骤要点诠释：1交变电流的瞬时值表达式的推导设线圈从中性面起经时间t转过角度，则=t， 此时两边ab、cd速度方向与磁感线方向的夹角分别为和（180t），如图所示：它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为： 因为，代入上式中得：。对纯电阻电路，设闭合电路总电阻为R，由欧姆定律得闭合回路的电流瞬时值。此时加在电路的某一段电阻R上的电压瞬时值：。2求解交变电动势瞬时值的步骤确定线圈转动是从哪个位置开始计时。确定表达式是正弦还是余弦。确定转动的角速度及N、B、S等。求出峰值Em，写出表达式，代入角度求瞬时值。知识点四：描述交流电的物理量要点诠释：1描述交变电流大小

31、的物理量（1）峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大值，峰值可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低，但不适于用来表示交流电产生的热量或转化为多少其它形式的能。峰值在实际中有一定的指导意义，所有使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交变电压的峰值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许施加电压的最大值。（2）有效值：使交变电流和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值。在没有特别说明时，通常所说的交变电流、电压、电动势都是指有效值，交流电流表测量的值也是有效值，交流用电设备铭牌标出的电压、电流值也是指有效值。正弦交变

32、电流的有效值与最大值之间的关系：，。（3）瞬时值：交流电的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。（4）平均值：其数值可以用计算。注意某段时间内的交流电的平均值不等于这段时间始末时刻瞬时值的算术平均值。对有效值的说明：有效值是根据直流电和交流电的热效应等效定义的，旨在描写一个变化的交流电能量转化情况。，仅适用于正弦交流电，对其它变化形式的交流电则不适用。等关系适用于正弦交流电长时间作用的效果，即，若tT时，只有在，t=T或者从i=0到i=Im的、的时间内成立。2描写交流电变化快慢的物理量（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位

33、是秒（s）。（2）频率：1 s内交变电流完成周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹（Hz）。（3）周期T、频率f、线圈的转速n及的关系，（n的单位取r / s）知识点五：电感、电容对交变电流的影响要点诠释：1电感对交变电流的阻碍作用（1）对比法实验探究如图，把线圈L与白炽灯串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。观察两种情况下灯泡的亮度。 （2）实验现象：接通直流电源时，灯泡亮度大；接通交流电源时，灯泡亮度小。（3）实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用。电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，

34、阻碍作用就越大，感抗也就越大。（4）电感线圈的特性及应用特性：通直流阻交流。应用：低频扼流圈：通直流阻交流，线圈的自感系数很大。高频扼流圈：通低频阻高频，线圈的自感系数较小。日光灯镇流器：日光灯正常工作时，起降压限流作用。2电容器对交流电的阻碍作用（1）对比实验探究如图所示，把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况。把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相连，再观察灯泡的发光情况。（2）实验现象电路中串有电容器时，接通直流电源，灯泡不亮；接通交流电源，灯泡亮；把电容器从电路中取下来，使灯泡直接与交流电源相连，灯泡要比接有电容器时更亮。（

35、3）实验结论电容对交流电有阻碍作用，这个阻碍作用用容抗表示。关于容抗：表示电容对交变电流阻碍作用的大小。大小由电容器的电容和交变电流的频率决定。电容越大，交变电流的频率越高，容抗就越小。若用XC表示容抗，C表示电容器的电容，f表示交变电流的频率，则有。（说明：对于容抗的公式，只要求作定性的解释，不要求作定量的计算）容抗的单位是欧姆，在交变电路中类似于一个电阻。（4）电容的特性和应用特性：通交流，隔直流；通高频，阻低频。应用：放大器的级间耦合，称为耦合电容，用来传递经过放大了的交流信号。过滤脉动直流电的高频成份，称为滤波电容。规律方法指导1正弦交流电的三要素（1）最大值：，其中v表示线圈切割磁感

36、线的线速度，表示线圈转动过程的最大磁通量。（2）角速度：（3）初相位：计时起点t=0时刻线圈平面与中性面所夹的角。（表示线圈的初位置）说明：三要素明确之后，正弦交流电的瞬时值表达式便可以顺利地写出，即。2将正弦交流电产生过程中线圈的位置、表示变化规律的图象上的点、解析式的值三者对应起来形成对正弦交流电的状态和变化规律的准确、完整的认识。3理解中性面的特殊意义e=0，i=0，但最大。 。是交流电方向变化的位置。（对于日常使用的正弦交流电f=50 Hz，方向每秒钟改变100次）4对交变电流的有效值的理解（1）交变电流的有效值是根据电流的热效应（电流通过电阻生热）进行定义的，所以进行有效值计算时，要

37、紧扣电流通过电阻生热（或热功率）进行计算。计算时“相同时间”一般要取一个周期的时间。半周期对称的可取半周期。（2）常见的几种交流电的有效值交变电流名称交变电流图样有效值正弦式交变电流正弦半波交变电流正弦单向脉动电流矩形脉动电流非对称性交变电流在高中阶段能计算有效值的非正弦交流问题主要有以下两类：（1）各段时间内电流的大小有各自不变的值，且有周期性。（2）某段时间电流按正弦规律变化，且这段时间内电流完成整数个由零到最大值的变化，且这种变化情况有周期性。建议同学们对上述交流电，根据有效值的定义，分别计算它们的有效值，并与表中数值对照！5交变电流的有效值和平均值的区别（1）物理意义不同交流有效值是根

38、据热效应规定的，即跟交流的热效应相等的直流电的值为交流的有效值，在计算热量、电功率时，应用此有效值；交流的平均值是交流图象中波形对时间轴所围的面积跟时间的比值，由于对时间所围面积的大小表示这段内通过的电荷量，因此计算通过导体的电荷量时，应用交流电的平均值。平均值的计算须用和计算。（2）计算方法不同例如单匝线圈在磁场中匀速转动产生正弦式交流电，当线圈从中性面转过90角的过程中，其有效值为，其电动势的平均值。由此可知在计算中不能用有效值来代替平均值，平均值也不能代替有效值。6电阻、容抗和感抗的对比电阻感抗容抗产生原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈自感现象阻碍电流的变化电容器两极

39、板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流有阻碍作用不能通直流，只通变化的电流。对直流的阻碍作用无限大，对交流的阻碍作用随频率的降低而增大决定因素由导体本身（长短、粗细、材料）决定，与温度有关，由导体本身的自感系数和交流电的频率决定，由电容的大小和电流的频率决定，电能的转化与做功电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能和电场能往复变化变压器及电能的输送知识点一：变压器的构造和工作原理1变压器的构造：（以单相变压器为例）闭合铁芯用导磁性能良好的硅钢片叠合而成，用来提供原线圈共同的封闭的磁路。原线圈中电流产生的磁场认为全部通

40、过闭合铁芯。彼此绝缘的硅钢片是用来减少涡流造成电能的损失。原线圈（又叫初级线圈）和副线圈（又叫次级线圈）原副线圈大都由绝缘铜导线绕制而成，套在闭合铁芯上。有大电流的线圈铜导线的截面积要大一些。其它部分大功率变压器要放在盛有绝缘油的钢筒内，并带有散热管，以便有效地将原副线圈以及铁芯中产生的焦耳热释放出去，防止温度过高烧坏变压器，同时提高线圈间的绝缘性能。2变压器的构造和工作原理简而言之：变压器是根据电磁感应现象中的互感原理制成并改变交流电压和电流的。具体说来：当原线圈中通有交变电流时就会在闭合铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量完全穿过绕在同一铁芯上的副线圈，便在副线圈中产生出感应电动势，如

41、果副线圈上接有负载构成闭合回路，那么副线圈中便产生了感应电流。感应电流产生的磁通量反过来影响原线圈在闭合铁芯中的磁通量，如此相互作用实现电能从原线圈转移到副线圈，同时获得所需要的电压和电流。说明：变压器只能改变变化的电流或电压，不能改变恒定电流或电压！知识点二：理想变压器变压、变流的规律要点诠释：1实际变压器从副线圈输出电能的功率P出=I2U2小于从原线圈输入电能的功率P入=I1U1，即P出P入，变压器在传输电能的过程中有电能损失。能量损耗的原因：原副线圈中有电阻，当有电流通过时发热，电能转化为热。铁芯中不可避免的存在涡流，使输入的电能转化为热。原副线圈及铁芯都存在漏磁现象，有一部分磁场不通过

42、铁芯引起感应电流。2理想变压器从副线圈输出电能的功率P出=I2U2等于输入电能的功率P入=I1U1；即P出=P入或写成U1I1=U2I2。对于副线圈不只一个的情形，I1U1=I2U2+I3U3+说明：理想变压器是一个理想化模型，是实际变压器的一种简化，因为大型变压器电能传输效率都很高，忽略了很小部分的能量损失，使问题的分析讨论更加简单。理想变压器忽略了在原副线圈、铁芯中的电能损失，忽略了线圈和铁芯的漏磁现象。理想变压器的重要特点是：a通过原线圈的磁通量和通过副线圈的磁通量相等，即 。b。3理想变压器变压、变流规律推导与讨论（1）电动势关系由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量的变

43、化率。如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中，副线圈中，所以有。（2）电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1=E1，副线圈两端的电压U2=E2，所以。无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。输出电压U2仅由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定，即，与负载个数、电阻大小无关。若变压器有两个副线圈，则有。所以有，或。据知，当n2n1时，U2U1，这种变压器称为升压变压器；当n2n1时，U2U1，这种变压器称为降压变压器。（3）功率关系：由于理想变压器，不考虑能量损失。（4）电流关系：当只有一个副线圈时，由功率关系I1U1=I2U2得：同理当有多个副线圈时由I1U1=I2U

44、2+I3U3+得：I1n1=I2n2+I3n3+知识点三：变压器分类与用途1按照变压器使用目的来分，可分为（1）变压：升压变压器和降压变压器（2）变流：使输出电流变大或变小（3）变阻抗：使输出阻抗变大或变小（此作用在高中阶段讨论较小）2按用途可以分为：（1）可调变压器：自耦变压器便是其中的一种。（2）固定变压器：只能输出固定电压。（3）互感器：测量高电压、大电流的变压器分类：电压互感器（如图甲）和电流互感器（如图乙）。电压互感器：如图甲所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝线比可计算出高压电压的电压值。电流互感器：如图乙所示，原线圈串

45、联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流值。知识点四：理想变压器各物理量变化的决定因素要点诠释：当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，确定其他物理量变化时，可依据下列原则判定：1输入电压U1决定输出电压U2这是因为输出电压，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变。2输出电流I2决定输入电流I1在输入电压U1一定的情况下，输出电压U2也被完全确定。当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大，在使用变压器时，不能使变压器次级短路。3输

46、出功率P2决定输入功率P1理想变压器的输出功率与输入功率相等，即P2=P1，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器输出功率P2=I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2=I2U2增大，则输入功率P1也将增大。知识点五：输电导线上的功率（电能）损失和减小损失的方法要点诠释：1输送电能的基本要求（1）可靠：电路可靠工作少有故障。（2）保质：保证电能的质量电压和频率稳定。（3）经济：线路建造和运行费用低，电能损耗少。2输电导线上的功率损失（1）输电导线上的功率损失由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而

47、损失掉，设输电导线中电流为I，输电导线的电阻为R，则输电导线上的功率损失为P=I2R。（2）减小输电导线上的功率损失的两种方法减少输电导线上的电阻R。由电阻定律可知，距离一定，选用电阻率小的金属做导线，增大导线横截面积S可减小电阻。减小输电导线的电流由P=UI可知，当传输功率P一定时，升高电压可以减小输电导线上的电流。3远距离输电高压输电（1）近距离输电可以采用增大导线截面积，减小电阻的方法来减少电能损失，这样可以减少使用变压器的投资，符合经济的原则。（2）远距离输电，采用高压输电减小线路上的电流，可以减小输电导线的截面积以减少输电导线的投资，符合经济的原则。知识点六：远距离输电的基本电路和电

48、压损失、功率损失的计算要点诠释：1远距离输电的基本电路由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图所示：2输电线路上的功率损耗和电压损失如上图所示，设电路的输电电流为I线，输送功率，则输电线路上损失的电压：输电线路上损失的电功率：结论：输电电压提高到原来的n倍时，输电线路上电压损失降低到原来的。输电线路上电功率的损失降低到原来的。规律方法总结1对变压器进行计算的几个常用关系（1）变压规律（只有一个副线圈）（多个副线圈）说明：副线圈上的电压与匝数成正比，而原线圈上的电压与匝数无

49、关。绕在闭合铁芯上的每一匝线圈上的电压相等。（2）变流规律（只有一个副线圈）（多个副线圈） 理想变压器：2远距离高压输电的几个基本关系（以图为例） （1）功率关系P1=P2，P3=P4，P2=P线+P3（2）电压、电流关系 ，U2=U线+U3，I2=I3=I线。（3）输出电流。（4）输电导线上损耗的电功率说明：计算输电线路上的损失功率和用户得到的功率，要弄清下列两组概念的区别和联系：输电电压U、线路损失电压U和用户得到电压U输送功率P、线路损失功率P和用户得到功率P类型一、理想变压器电流、电压的计算1如图为理想变压器，其初级线圈在交流电源上，次级线圈接有一标有“12V 100W”的灯泡，已知变

50、压器初、次级线圈的匝数比为181，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为_V，电流表的读数为_A。解析：由图可知，两电表的读数均为初级线圈的电压值和电流值。由公式得，由公式得。答案：216 0.46总结升华：关于变压器的计算中涉及的电流、电压都是指交流电的有效值。变式练习 【变式】如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1n2=21，A、B为完全相同的灯泡，电源电压为U，则灯泡B两端电压为（ ）A B2 UC D解析：设灯泡电阻为R，则原线圈电压U1=UI1R，副线圈电压U2=I2R，又，n1n2=21， 联立以上各式得，选D。答案：D总结升华：原线圈直接与电源相连的变压器，原线圈的电

51、压等于电源电压，原线圈与电源之间接有用电器时，两个电压不等，应引起注意。有些学生易将电压U误认为是变压器的输入电压。 类型二、对变压器变压规律的理解2如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1=3300V，副线圈的输出电压U2=220V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0=2V，则：（1）原、副线圈的匝线各是多少？（2）当S断开时，A2的示数I2=5A，那么A1的示数是多少？解析：（1）根据变压比：及有 （2）由其是理想变压器有，即 。总结升华：电压表测量的电压是一匝线圈的感应电动热，它和绕在闭合铁芯上的任一线圈上的一匝上的电压都相等。变式练习 【变式】在例2中如果让S闭合，A2和A1的示

52、数如何变化？解析：由理想变压器的特点知，在只有一个副线圈中有电流时，所以I1正比于I2，当S闭合时I2变大，I1也随之变大，故A1、A2的示数都变大。误区警示：I1、I2分别与它们线圈匝数成反比，切不可误认为I1与I2成反比。类型三、理想变压器工作过程动态分析3如图所示，理想变压器的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，开关S断开。当S接通时，以下说法中正确的是（ ）A副线圈两端M、N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答案：BCD解析：当开关S闭合后，L2与L1相并联，使副线圈的负载电阻总阻值变小，此时M、N间的输出电压不变，副线圈中的总电流I2增大，电阻R上的电压降UR=I2R亦大增，灯泡L1承受的电压减小，L1中的电流减小，故B、C正确。I2的增大，导致原线圈中的电流I1相应增大，故D正确。题型四、远距离输电的计算4远距离输