届高三第一轮复习-交变电流

交变电流庄碧霞【知识要点】

一、正弦交流电的产生及变化规律二、表征交流电的物理量三、变压器四、远距离送电L2第一课时交变电流的产生和描述一、交变电流1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流电2、正弦交流电随时间按正弦规律变化的电流，其图象为正弦或余弦曲线。二、交变电流的产生1、产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生L1L2线圈平面与磁感线垂直位置开始计时e=Emsinωti=Imsinωtu=UmsinωtEm=NBωS2、中性面：与磁场方向垂直的平面特点：①线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；3、正弦交流电的图象从中性面开始计时，交流电路中电动势、电流、路端电压随时间变化如图：②线圈平面每次转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，线圈转动一周两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次三、描述交变电流的物理量1、瞬时值反映不同时刻交流电的大小和方向表达式e=Emsinωti=Imsinωtu=Umsinωt我国生活中用的市电电压为220V，其最大值为频率为50Hz，电压的瞬时表达式：u=311sin314t（V）2、最大值也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em=NBωS。3、平均值⑴不能用算术平均法即：E=（E1+E2）/2来计算⑵在计算感应电量时必须要用平均值⑶平均值不等于有效值4、有效值有效值是根据电流的热效应规定的让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：通常所说的交流电压、电流值，交流电表的测量值，用电器铭牌上所标数值，计算交流电通过导体产生的热量、发热功率、保险丝的熔断电流等，都指的是有效值。【典型例题】例1

如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，图中的位置是初始位置，转数n=120r/min。若已知ab=bc=20cm，匝数N=20，磁感应强度B=0.2T，试求：

(1)瞬时感应电动势的表达式。

(2)从图示位置转过90°过程中的平均感应电动势。

分析：根据导线切割磁力线产生感应电动势的公式可计算瞬时感应电动势;e=BLvsinθ根据磁通量的平均变化率计算公式可计算平均感应电动势；解：(1)N匝线圈从图示位置在磁场中匀速转动，感应电动势的瞬时值为由①、②式得(2)从图示位置转过90°的过程中，线圈中发生的磁通量变化

例2

图表示一个交流电随时间变化的图像，此交流电的有效值是分析：图给出的是非正弦交流电，其周期是0.2s。此交流电在前半定义，设想让此交流电通过一阻值为R的电阻，则在一个周期的时间内，答：此交流电的有效值为5A，选项B正确。说明：学习物理，要分清什么规律是普遍适用的规律，什么规律是特殊规律。例如，正弦交流电不同于其他交流电，它是按正弦规律变化的情况)就不能套用这个结论。但不论什么形式的交流电有效值的定义却是相同的，都可以根据有效值的物理意义去计算有效值的大小。【反馈练习】1．一个按正弦规律变化的交流电流，如图所示，根据图像可以知道A．该交流电流的频率是0.02HzB．该交流电流的有效值是14.1AC．该交流电流的瞬时值表示式为i=20sin0.02tAD．在t=T/8(T是周期)时刻，该电流的大小与其有效值相等答案：D转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为答案：D

3．电路如图所示，已知交流电源电压u=200sin100πtV，电阻R=100Ω。则电流表和电压表的读数分别为

A．1.41A，200VB．1.41A，141VC．2A，200VD．2A，141V答案：B

4．如图5-22所示的(a)、(b)两图分别表示两个交流电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的

A．有效值

B．频率

C．最大值

D．均不一样答案：BC

5.在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈，边长为20cm，匝数为100匝，总电阻为0.986Ω，绕垂直磁感线的转轴匀速转动，转速为3000r/min。试求外界驱动线圈转动的功率。答案：32千瓦。6．在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中，有一边长为20cm的10匝正方形线圈，线圈的总电阻为1Ω，线圈外接一阻值为9Ω的电阻。若以某一垂直于磁场的边为轴在磁场中匀速转动，现测得电阻R上的电功率为4.5W，试求：

(1)线圈中感应电流的有效值；

(2)线圈产生感应电动势的最大值；

(3)线圈在磁场中匀速转动的转速；

(4)写出感应电动势的瞬时表达式。答案：(1)0.707安；(2)10伏；(3)5转/秒(4)e=10sin10πt伏。例2：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I例3：交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中位置匀速转动60°。求：⑴此时发电机的电动势为多少？电路中的电流为多少？R两端的电压为多少？⑵在此过程中通过R的电荷量q为多少？⑶R上产生电热QR为多少？⑷外力做的功W为多少？⑸发电机的输出功率为多少？第二课时变压器、远距离输电一、理想变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征

构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器

作用：在输送电能的过程中改变电压

原理：利用了电磁感应现象

特征：变压器只能改变交变电压

2．理想变压器的理想化条件及其规律

原线圈两端加交变电压U1

电磁感应忽略原、副线圈内阻(铜损)忽略铁芯中的漏磁(铁损)U1＝E1

U2＝E2

对理想变压器有：P入=P出即：只有一只副线圈时I1U1=I2U2存在多只副线圈时I1U1=I2U2+I3U3+……n1I1=n2I2+n3I3+……注意：（1)变压器的输出电压由输入电压决定；（3）变压器的输入功率由输出功率决定。（2）变压器的输入电流由输出电流决定；例1：理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3

。例2：如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大答案：ABD二、电能的输送1、输送电能的两个关键词：⑴、输送一定的功率⑵、减小输电线上的电能损耗2、一张示意图3、两个关系⑴电压关系⑵功率关系输电线损失电压降压变压器原线圈电压升压变压器副线圈电压例：设某发电站到用电区的输电电阻R=10Ω,输送功率为20000W,发电机的输出电压为500V.（1）试计算出输电的效率(不考虑输电线路的电抗引起的损耗).(2)若要求输电的效率达到95%,则用来提高输电电压的升压变压器的原副边的匝数比是多大?(3)若某用电区需要用电电压为220V,求需要的降压变压器的原副边的匝数比.1．在图中，4个电灯的规格完全相同，而且都在正常发光，下述说法正确的有

A．n1∶n2=1∶3B．n1∶n2=3∶1C．电源电压的有效值为一个电灯额定电压的4倍

D．电源的输出能量与变压器的输出能量相等答案:BC【练习】答案：C4．远距离送电时，在输送的电功率和输电线电阻一定的条件下，输电线上损失的电功率

A．与输电电压成正比

B．与输电电压的平方成正比

C．与输电电压成反比