高三物理交变电流 知识精讲 鲁教版教材.doc

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高三物理交变电流知识精讲鲁教版

【本讲教育信息】
一.教学内容：
交变电流

本章的知识点
（一）本章要点及高考展望
1.本章是电磁感应现象的一个具体应用，是前一章的延续。但复习时要抓住中性面这一关键位置，把握住交变电流有效值的意义，理解和区分瞬时值、峰值和有效值。
2.对于理想变压器问题，应从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点等几个方面正确理解。
3.本章内容在近几年高考中综合程度较低，难度中等或中等偏下，但要注意它与力学知识相联系的综合型题目。

二.重点、难点解析
1.交变电流的产生
上述发电机产生的电流按正弦规律变化，因此叫做正弦式电流．
规律：

其中：，．

图1

2.中性面的特点
⑴线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零
⑵线圈转动一周，二次经过中性面，内部的电流方向改变二次
3.分清瞬时值、峰值和有效值
⑴瞬时值：，随时间而变化
⑵峰值：，与线圈形状以及从哪个位置开始计时无关
⑶有效值：根据电流的热效应定义的。
注意：
①通常电器上标注的额定电压（电流、功率）均是有效值
②凡是与热效应有关的量以及电表的测量值均是有效值（如保险丝的熔断电流）
⑷平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围的面积跟时间的比值，一般用来计算交变电流通过导体横截面时的电量。
4.深入理解理想变压器的工作方式及几个重要公式
⑴工作方式：变压器在正常工作时，其输出电压决定于输入电压，而其输入功率决定于输出功率。
⑵功率关系：
⑶电压关系：
⑷电流关系：单个副线圈
多个副线圈
5.分清远距离输电中输出电压与线路上损失的电压：输出电压为两根输电线的两始端之间的电压，线路上损失的电压是每一根输电线始末两端之间的电压之和；输送功率一定时，提高输电电压，降低输电电流，可以减少输电损耗。

【典型例题】
（一）交变电流及其变化规律
例1.（1999上海）某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（B）
A.400V，0.02s
B.200V，0.02s
C.400V，0.08s
D.200V，0.08s

例2.一交流电压的瞬时值表达式为V，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，那么，这个电阻的阻值是_______________Ω。
［解答］4.5

例3.（1999广东）一阻值恒定的电阻器，当两端加上10V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦式交流电压时，测得它的功率为P/2。由此可知该交流电压的有效值为________V，最大值为___________V。
［解答］；10

例4.（2000全国）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。线圈匝数n＝100。穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r＝5.0Ω，外电路电阻R＝95Ω。已知感应电动势的最大值，其中为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的示数。

［解答］1.4A

例5.（1995全国）下图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象。此交变电流的有效值是（B）
A.A B.5A C.A D.3.5A

例6.一长直导线通以如图（甲）所示的交变电流。在导线下方有一断开的线圈如图（乙）所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电热最高的时刻是在（D）
A.t1时刻 B.t2时刻 C.t3时刻 D.t4时刻

（二）变压器远距离输电
例7.（2001全国）一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2。已知n1＞n2，则（BC）
A.U1＞U2、P1＜P2 B.P1＝P2、I1＜I2
C.I1＜I2、U1＞U2 D.P1＞P2、I1＞I2

例8.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA∶PB＝___________。两电阻两端电压之比UA∶UB＝____________。

［解答］1∶16；1∶4

例9.如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1000，副线圈匝数n2＝200，交流电源的电动势V，电阻R＝88Ω。电流表和电压表对电路的影响可忽略不计。

A.A1的示数约为0.10A B.V1的示数约为311V
C.A2的示数约为0.75A D.V2的示数约为44V
［解答］A、D

例10.（2000春）远距离输送交流电都采用高压输电。我国正在研究用比