高考物理二轮复习 专题11 交变电流课件.ppt

1 专题11交变电流 考点46交变电流 考点47变压器远距离输电 2 考点46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 叫做交变电流 当闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时 线圈中产生的感应电动势 感应电流随时间按正弦规律变化 称为正弦式电流 2 正弦交流电的变化规律 1 中性面 线圈平面和磁场方向垂直时的位置称为中性面 此时穿过线圈的磁通量最大 但变化率为零 感应电动势为零 线圈平面与中性面垂直时 磁通量为零 磁通量的变化率最大 电动势最大 3 2 若从中性面开始计时 函数式e Emsin t 其中最大值Em nBS 若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时 函数式e Emcos t 3 图像 正弦交流电的电动势e 电流i和电压u的变化规律可用正弦或余弦函数图像描述 3 表征交变电流的物理量 1 瞬时值 是指交变电流在某一时刻所具有的数值 常用e u i表示 若线圈从中性面开始转动计时 则t时刻的感应电动势瞬时值表达式为e Emsin t 感应电流瞬时值表达式为i Imsin t 电路中用电器两端的电压瞬时值表达式为u Umsin t 考点46交变电流 4 考点46交变电流 5 考点46交变电流 交变电流的内容一直都是高中物理学习的一个难点 本专题考查题型通常是选择题 重点考查交流电的产生原理 图像 表达式以及交流电的有效值 考法1交变电流的描述方法 1 交流电产生过程中的两个特殊位置 6 考点46交变电流 7 2 瞬时值表达式的书写 1 确定正弦式交变电流的峰值 根据已知图像或由公式Em nBS 求出相应峰值 2 明确线圈的初始位置 找出对应的函数关系式 线圈从中性面位置开始转动 则i t图像为正弦函数图像 函数式为i Imsin t 考点46交变电流 8 线圈从垂直中性面位置开始转动 则i t图像为余弦函数图像 函数式为i Imcos t 线圈不是从以上两位置开始转动 先通过三角函数变换到以上两种形式 再写出函数表达式 3 如何理解正弦式交变电流的图像 1 正弦式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 考点46交变电流 9 2 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 线圈中的磁通量最大的特点找出线圈旋转到中性面的时刻 线圈中磁通量最大的时刻是零时刻 t2时刻和t4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 线圈中磁通量为零是在t1时刻和t3时刻 感应电动势最大和感应电流最大的时刻是t1时刻和t3时刻 考法2对平均值和有效值的求解 1 平均值 考点46交变电流 10 要计算交变电流在某一段时间内的平均值 需要应用法拉第电磁感应定律 则感应电动势的平均值表达式为E 感应电流的平均值表达式为 电路中用电器两端的电压的平均值表达式为U IR 不同时间内平均值一般不同 平均值大小还和电流的方向有关 若一段时间内电流的方向发生改变 则流过导线横截面的电荷量为两个方向上的电荷量之差 平均值是和电荷量相关联的 所以凡涉及计算一段时间内通过导线横截面电荷量的问题 应利用平均值处理 注意 正弦交流电在一个周期内平均值为零 考点46交变电流 11 考点46交变电流 12 3 几种典型交变电流的有效值 考点46交变电流 13 考点46交变电流 14 3 对交变电流 四值 的比较 返回专题首页 考点46交变电流 15 考点47变压器远距离输电 1 理想变压器 在改变交流电压过程中无能量损失的变压器 输入功率等于输出功率 即P1 P2 变压器只能改变交流电压 不能改变直流电压 2 变压器的规律 3 远距离输电 为减小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 线路上的电流 输电线上损失的功率 P I2R线 可知 16 由于变压器与远距离输电密切联系生活实际 触及能源利用的社会热点 符合贴近现实 突出能力的命题趋势 仍不失为备考的重点 高考中对该部分的考查有变压器的原理 动态变化 远距离输电工作原理 远距离输电中线路损耗等问题 考法3变压器各物理量的决定因素 1 一个副线圈的变压器当理想变压器的原 副线圈的匝数不变时 如果变压器的负载发生变化 如图所示 确定其他有关物理量的变化时 可依据以下原则判定 考点47变压器远距离输电 17 1 输入电压U 决定输出电压U 这是因为输出电压 当U 不变时 不论负载电阻R变化与否 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 则相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 则I1相应增大 在使用变压器时 不能使变压器短路 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U 一定的情况下 当负载电阻R增大时 I2减小 则变压器的输出功率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 考点47变压器远距离输电 18 2 有两个及两个以上副线圈的变压器 1 任意两个线圈的端电压之比等于线圈的匝数之比 可以是原线圈和任意一个副线圈之间 也可以是任意两个副线圈之间 如图所示 有 2 电流和匝数之间不再是反比关系 由输入功率等于输出功率 即U I1 I2 I 和电压关系可得出电流和匝数之间的关系 整理得 I1n1 I2n2 I3n3 考点47变压器远距离输电 19 考法4理解远距离输电中功率的损失 1 远距离输电的损失远距离输电中 输电线路上损失的功率 就是因为输电导线有电阻R线 电流通过输电导线因发热损失的功率 如图所示 如果远距离输电的电功率P不变 输电电压为U 输电导线电阻为R线 则输电导线上发热损失的功率 P I2R线 因此输电电压若提高n倍 则 P减为原来的 考点47变压器远距离输电 20 2 高压输电原理在发电端需用升压变压器把电压升高 在用户端用降压变压器把电压降低到用户需要的电压 在变压器为理想变压器的情况下 发电端 P0 U1I1 U2I2 用户端 P U3I3 U4I4 其中U2 U3 I2R I2 I3 考点47变压器远距离输电 21 考点47变压器远距离输电