物理选修3-2本章整合第五章交变电流含解析

学必求其心得，业必贵于专精本章整合知识网络专题归纳专题一交变电流的“四值"问题1．研究电容器的耐压值时，用峰值（最大值）矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中转动时,线圈中产生正弦交变电流,当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感觉电动势最大，最大值为Em＝nBSω，其中n表示线圈匝数，S表示线圈面积，学必求其心得，业必贵于专精Em与线圈转动时转轴的地址没关。2．研究交变电流做功、功率及产生的热量时，用有效值对同样的电阻，在同样时间内跟交变电流热效应相等的直流电的值为交变电流的有效值.一般交流电压表、电流表测出的数值是有效值，计算电功、电热时应使用有效值

,其大小为

E＝

Em

，I＝

Im

(仅2

2适用于正弦式交变电流)。3．研究交变电流某一瞬时的电流、电压、功率等，用瞬市价(1）当线圈平面与中性面重合时，线圈中感觉电动势为零.若今后地址开始计时,则瞬市价表达式为e＝Emsinωt，i＝Imsinωt。(2）当线圈平面与中性面垂直时，线圈中感觉电动势最大。若今后地址开始计时，则瞬市价表达式为e＝Emcosωt，i＝Imcosωt。4．研究交变电流经过导体截面的电荷量时,用平均值交流电的平均值应依照En求解，在计算交流电路中经过某段t导体的电荷量时，应用平均值计算，即

q＝I

t。【例题1】以下列图，匀强磁场的磁感觉强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度为ω＝2πrad/s，外电学必求其心得，业必贵于专精路电阻R＝4Ω，求：（1)转动过程中感觉电动势的最大值。(2）由图示地址(线圈平面与磁感线平行)转过60°时的瞬时感觉电动势。（3）由图示地址转过60°角的过程中产生的平均感觉电动势。(4）交流电压表的示数。(5)转动一周外力做的功。（6)1周期内经过R的电荷量为多少？6剖析:(1）感觉电动势的最大值：Em＝NBSω＝100×0.5×2×0.12πV3＝.14V。（2)转过60°时的瞬时感觉电动势：e＝Emcos60°＝3.14×0.5V1。＝57V.（3)转过60°角过程中产生的平均感觉电动势：E＝N1000.530.12t2π32

V≈2。6V。（4）电压表示数为外电路电压的有效值：学必求其心得，业必贵于专精U＝E·R＝3.14×4V＝1。78V.Rr25（5）转动一周外力所做的功等于电流产生的热量：(Em)2W＝Q＝R2r·t＝0。99J。（6）1周期内经过电阻R的电荷量：6q＝I·1T＝E·1T＝NBSsin60＝0.087C.6Rr6Rr答案：（1）3。14V(2）1。57V(3)2.6V(4)1.78V（5）0.99J(6）0。087C专题二解决变压器问题的几种思路1．原理思路变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中相等。t2．电压思路变压器原、副线圈的电压之比为U1n1；当变压器有多个副线圈U2n2时，只要绕在同一闭合铁芯上,任意两线圈之间总有UPnP。UQnQ3．功率思路理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋。4．电流思路学必求其心得，业必贵于专精对只有一个副线圈的变压器有I1＝n2；当变压器有多个副线圈I2n1时,I1n1＝I2n2＋I3n3＋。5．限制思路(变压器动向问题）(1)电压限制：当变压器原、副线圈的匝数比n1一准时，输出电n2压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1。n1(2）电流限制:当变压器原、副线圈的匝数比n1必然，且输入电n2压U1确准时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1n2I2。n13）负载限制：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋；②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2；③总功率P总＝P损＋P2。U2【例题2】用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变,以下列图.开始时开关S是断开的,现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是（)A．V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小,P入增大B．V1、V2的示数不变,A1、A2的示数增大，P入增大学必求其心得，业必贵于专精C．V1、V2的示数不变,A1、A2的示数减小,P入减小D．V1的示数不变,V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小剖析:电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1（大小等于电压表V1的示数)和匝数比n1决定；电流表A2n2的示数即I2由输出电压U2（大小等于电压表V2的示数）和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比n2和输出电流n1I2决定;P入随P出而变化，由P出决定。因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变,据公式U2＝n2U1，可知U2也不变，即电压表V2的n1示数不变。又据I2＝U2知，S闭合后,R负减小，故I2增大,电流表A2R负的示数增大。输入电流I1随输出电流I2而增大，故电流表A1的示数增大.因P出＝U2I2，故P出增大.P入随P出变化，故P入也增大。可见本题的正确选项为B。答案：B专题三变压器与分压器的比较变压器和分压器都是用来改变电压的设备，在改变电压时,它们既有同样点也有差异。1．变压器的工作原理及用途学必求其心得，业必贵于专精如图甲所示，变压器只能工作在交流电路中，且其电压之比等于匝数之比。同一个变压器既可以当升压变压器也可以当降压变压器使用，副线圈两端的电压可以比原线圈的大,也可以比原线圈的小或相等。2．分压器的工作原理及用途分压器的工作原理是利用串通电路的分压原理，如图乙所示，它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于直流电路，又可应用于交流电路。【例题3】如图甲、乙所示的电路中，当A、B接10V交流电压时,C、D间电压为4V；当M、N接10V直流电压时,P、Q间电压为4V。现把C、D接4V交流电压，P、Q接4V直流电压，则A、B间和M、N间的电压分别是(）A．10V，10VB．10V，4VC．4V，10VD．10,0学必求其心得，业必贵于专精剖析：图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比；当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器,电压比也等于匝数比，所以C、D接4V交流时，A、B间将获取10V交流。图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但