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1、专题十一 交变电流,高考物理（浙江专用）,考点一 交变电流的产生及描述 考向基础 一、交变电流 大小和方向都随时间 做周期性变化 的电流叫做交变电流。如图 (a)(b)(c)(d)所示都属于交变电流。其中按 正弦 规律变化的交变 电流叫正弦式交变电流,如图(a)所示。,考点清单,二、正弦式交变电流的产生及周期、频率 1.产生:在匀强磁场里,绕垂直于磁场方向的轴 匀速 转动的线圈里 产生的是正弦式交变电流。 2.周期和频率:交变电流完成 一次周期性变化 所用的时间叫周期;1 s内完成周期性变化的次数叫频率。它们和角速度间的关系为= =2f。,三、对描述交变电流的“四值”的比较和理解,考向突破 考
2、向 描述交变电流的物理量 中性面与峰值面的比较,注意 (1)线圈经过中性面时电流方向改变,在一个周期内,电流方向改 变两次。 (2)线圈从中性面开始转动,产生正弦式交流电;线圈从峰值面开始转动, 产生余弦式交流电。,例1 (2018浙江东阳中学期中)某交流发电机的感应电动势与时间的关 系如图所示,如果其他条件不变,仅使线圈的转速变为原来的两倍,则交 流电动势的最大值和周期将分别变为 ( ) A.400 V,0.02 s B.200 V,0.02 s C.400 V,0.08 s D.200 V,0.08 s,解析 由图读出原来交流电动势的最大值Em=100 V,周期T=0.04 s,根据 感应
3、电动势最大值的表达式Em=NBS=2NBSn可知,Em与n成正比,则线 圈的转速变为原来的两倍,感应电动势最大值变为原来的两倍,Em=200 V。由公式T= = 分析可知,线圈的转速变为原来的两倍,周期变为原 来的一半,即T=0.02 s。故选B。,答案 B,考点二 变压器、电能的输送 考向基础 一、电阻、感抗与容抗,二、变压器及其原理 1.主要构造:变压器是由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成的。变压器构 造如图。 2.工作原理:根据 电磁感应 原理来改变交流电压。,3.理想变压器,续表,三、两种常见的变压器 1.自耦变压器(如调压变压器):铁芯上只绕一个线圈,可升压,可降压。 2.互感器,四、远
4、距离高压输电 1.高压输电 (1)高压输电原因:为减少输电线路上的电能损失,常采用高压输电,这是 因为输送功率一定时,线路电流I= ,输电线上损失的功率P损=I2R线= ,可知P损= 。 (2)P损= R线,U是指输送的总电压,即从发电站发出后,经过升压变压 器后的输出电压。,2.远距离高压输电的几个基本关系,方法1 正弦交变电流图像的应用技巧 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来,图像描述的是 交变电流随时间变化的规律,它是一条正弦曲线, 如图所示,从图中我们可以找出正弦交变电流的 最大值Im、周期T,也可以根据线圈在中性面时感 应电动势e为零、感应电流i为零、线圈中的磁通 量最
5、大的特点,找出线圈旋转到中性面的时刻,即 线圈中磁通量最大的时刻是0时刻、t2时刻和t4,方法技巧,时刻。也可以根据线圈旋转至平行于磁感线时,感应电动势最 大、线圈中感应电流最大和磁通量为零的特点,找出线圈平行于磁感线 的时刻是t1时刻和t3时刻。,例1 在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动, 如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示,则 ( ) A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为311 V D.线框产生的交变电动势频率为100 Hz,解析 线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比,
6、而t=0.005 s时e最 大,故A错误。t=0.01 s时e=0,故B正确。电动势有效值为311 V=220 V,故C错误。周期T=0.02 s,频率f= =50 Hz,故D错误。,答案 B,方法2 理想变压器的动态分析技巧 理想变压器的几个制约关系。 当理想变压器的匝数比不变时,如图所示,各量相互关系如下:,(1)输入电压U1决定输出电压U2。这是因为输出电压U2= U1,当U1不变 时,不论负载电阻R变化与否,U2都不会改变。 (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
7、增大,则I1相应增大。因此在使用变压器时,不能使变压器副线圈短路。,(3)输出功率P2决定输入功率P1,理想变压器的输入功率与输出功率相 等,即P1=P2。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。,例2 (多选)如图所示,某理想变压器的原线圈接一交流电,副线圈接如 图所示电路,开关S原来闭合,且R1=R2,现将S断开,那么交流电压表的示 数U、交流电流表的示数I、电阻R1上的功率P1及该变压器原线圈的输 入功率P的变化情况
8、正确的是 ( ) A.U增大 B.I增大 C.P1减小 D.P减小,解析 开关S由闭合到断开时,负载电阻变大,变压器的输出电压U2不变, 则输出电流I2变小,R两端的电压变小,R1上的电压变大,电阻R1上的功率 P1= ,R1不变,U变大,则P1增大,故A正确,C错误。由电流与匝数的关系可知电流表的示数I减小,B错误。输出电功率P出=I2U2,U2不变,I2减小,则P出减小,输入功率等于输出功率,所以D正确。,答案 AD,方法3 远距离输电的分析技巧 远距离输电时,由于输电线路上存在电阻,根据电流热效应Q=I2Rt,总有 一部分电能损失在输电线路上。减小线路上的电能损失,有两种方法: 一是减小
9、输电线上的电阻;二是减小输电线路上通过的电流。 根据P=UI可知,要减小输电线路上的电流,可采用高压输电,这是减少线 路电能损失的有效方法(如图)。,1.输电过程的电压关系 2.输电过程功率的关系,例3 某水电站,用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户,其输 出电功率是3106 kW。现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是 ( ) A.输电线上输送的电流大小为2.0105 A B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C.若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9108 kW D.输电线上损失的功率为P=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻,解析 输电线上输送的电流为I= = A=6103 A,A项错误;输 电线上损失的电压为U损=IR=61032.5 V=1.5104 V=15 kV,B项正确;当 用5 kV电压输电时,输电线上损失的功率不会超过3106 kW,与实际情 况相背,故C项错误;当用公式P= 计算损失的功率时,U为输电线上 损失的电压而不是输电电压,D项错误。,答案 B,