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1、要點14 交變電流
[規(guī)律要點]
1.交變電流的產(chǎn)生
(1)產(chǎn)生原理：將閉合線圈置于勻強磁場中，并繞垂直于磁場方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動，線圈中將產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電。
(2)交流電產(chǎn)生過程中的兩個特殊位置
圖示
概念
中性面位置
與中性面垂直的位置
特點
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
e＝n＝0，最小
e＝n＝nBSω，最大
感應電流為零，方向改變
感應電流最大，方向不變
注意：正弦式交流電的變化規(guī)律與線圈的形狀、轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置
無關。
2.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)
規(guī)律
物理量
2、
函數(shù)表達式
圖象
磁通量
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
注意：Φ與線圈匝數(shù)無關
電動勢
e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
電壓
u＝Umsin ωt＝sin ωt
電流
i＝Imsin ωt＝sin ωt
3.交變電流“四值”的區(qū)別與聯(lián)系
物理含義
重要關系
適用情況
瞬時值
交變電流某一時刻的值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
計算線圈某時刻的受力
最大值
最大的瞬時值
Em＝nBSω
Im＝
確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓
有效值
跟交變電流的熱效應等效的恒定電流
3、值
對正弦式交流電：
E＝
U＝
I＝
①計算與電流熱效應相關的量，如功、功率、熱量等；②交流電表的測量值；③電氣設備所標注的額定電壓、額定電流；④保險絲的熔斷電流
平均值
交變電流圖象中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值
＝n
＝
計算通過電路某一截面的電荷量q＝It
4.電感、電容對交流電的阻礙作用
(1)電感：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。
(2)電容：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻。
5.理想變壓器
(1)理想變壓器原、副線圈基本量的關系
功率關系
原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出
電壓關系
原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即＝，
4、與副線圈的個數(shù)無關
電流關系
①只有一個副線圈時：＝
②有多個副線圈時：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
頻率關系
f1＝f2，變壓器不改變交流電的頻率
(2)理想變壓器的制約關系
①電壓：原決定副。根據(jù)變壓器的原理可知，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，U2＝U1。當U1不變時，不論負載電阻R變化與否，U2都不會改變。
②電流：副決定原。輸出電流I2決定輸入電流I1。當負載電阻R增大時，I2減小，則I1相應減??；當負載電阻R減小時，I2增大，則I1相應增大。因此，在使用變壓器時不能使變壓器副線圈短路。
③功率：
5、副決定原。輸出功率P2決定輸入功率P1。理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等，即P2＝P1。在輸入電壓U1一定的情況下，當負載電阻R增大時，I2減小，則P2＝I2U2減小，P1也將相應減?。划擱減小時，I2增大，P2＝I2U2增大，則P1也將增大。
6.遠距離輸電相關的問題
(1)輸電電路圖
(2)基本關系
電流關系：n1I1＝n2I2，n3I3＝n4I4，I2＝I3。
電壓關系：＝，＝，U2＝U3＋ΔU。
功率關系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P3＋ΔP。
[保溫訓練]
1.(2018·江蘇金太陽高三聯(lián)考)某一電子設備所加正弦交流電的電壓隨時間變化規(guī)律如圖1所示，則(
6、)
圖1
A.交流電的頻率為50 Hz
B.交流電壓的有效值為100 V
C.交流電壓瞬時值表達式為u＝100cos 25t(V)
D.此交流電壓不可以直接加在耐壓值為80 V的電容器兩端
答案 D
2.(2017·無錫市期末)如圖2所示，交流電源的電動勢有效值與直流電源的電動勢相等，兩電源的內(nèi)阻均可忽略，三個燈泡是完全相同的，分別與定值電阻、電感器和電容器相接。當S接1時三個燈泡的亮度相同，那么S接2時( )
圖2
A.三個燈泡亮度相同
B.甲燈比乙燈亮，丙燈不亮
C.甲燈比乙燈暗，丙燈不亮
D.甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮
解析 當單刀雙擲開關S接1時，
7、即為交流電源，三個燈亮度相同，說明電感L的感抗與電阻R相同，當S接2時，穩(wěn)定后電感L電阻可忽略不計，電容器具有隔斷直流的作用，而交流與直流對電阻R沒有影響，所以丙燈不亮，甲燈亮度不變，乙燈亮度增加，即甲燈比乙燈暗，故選項C正確，A、B、D錯誤。
答案 C
3.(2018·江蘇南京高三調(diào)研)如圖3甲、乙所示的電路輸入交變電流的電壓u相同，圖乙中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，若要求甲電路和乙電路原線圈中電流I相同，則n1、n2、R1、R2應滿足的關系是( )
圖3
A.n1R1＝n2R2 B.n2R1＝n1R2
C.nR1＝nR2 D.nR1＝nR2
答案 D
8、
4.(2018·江蘇東臺創(chuàng)新學校月考)在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如圖所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是( )
解析 由理想變壓器的原副線圈的電流之比可知，電流與匝數(shù)成反比。則交流電表應串聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上。匝數(shù)很少的線圈應串聯(lián)在需要測量的電流的線路中，故選項A正確。
答案 A
5.(2018·江蘇高考)采用220 kV高壓向遠方的城市輸電。當輸送功率一定時，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應變?yōu)? )
A.55 kV B.110 kV
C.440 kV D.880 kV
解析 設輸送功率為P，則有P＝UI，其中U為輸電電壓，I為輸電電流。為使輸電線上損耗的功率減小為原來的四分之一，由P損＝I2R(R為輸電線的電阻，恒定不變)可知應使I變?yōu)樵瓉淼亩种?，又輸送功率不變，則輸電電壓應變?yōu)樵瓉淼?倍，即440 kV，選項C正確。
答案 C
5
（江蘇專用）2019高考物理二輪復習 要點回扣 專題14 交變電流學案
