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高中物理交变电流知识点及练习.doc


文档分类:中学教育 | 页数:约18页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。交变电流适用标准产生:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的瞬市价:I=Imsinωt峰值:Im=nsBω/R有效值:IIm/2周期和频次的关系:T=1/f描图像:正弦曲线述电感对交变电流的作用:通直流、阻沟通,通低频、阻高频电容对交变电流的作用:通沟通、阻直流,通高频、阻低频应原理:电磁感觉用变压比:U1/U2=n1/n2变压器只有一个副线圈:I1/I2=n2/n1有多个副线圈:I1n1=I2n2=I3n3=变流比:电能的输送功率损失:P损(P)2R线U电压损失:U损PR线U远距离输电方式:(一)、交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流,简称沟通。如图17-1所示(b)、(c)、(e)所示电流都属于沟通,此中按正弦规律变化的沟通叫正弦沟通。如图(b)所示。而(a)、(d)为直流此中iiiiiotootdoottt(a)(b)(c)(d)(e)(a)为恒定电流。图17-1图151(二)、正弦沟通的产生及变化规律。(1)、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的沟通是随时间按正弦规律变化的。即正弦沟通。、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一地点穿过线圈的磁通量最大,但切割边都未切割磁感线,或许说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感觉电动势。(3)、规律:从中性面开始计时,则e=NBSωsinωt。用ε表示峰值NBSω则e=εsinωt在纯电阻电路中,电mm流I=emsinωt=Imsinωt,电压u=Umsinωt。RR、表征交变电流大小物理量(1)瞬市价:对应某一时刻的沟通的值用小写字母x表示,eiu(2)峰值:即最大的瞬市价。大写字母表示,UmImεmεm=nsBωIm=εm/R注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感觉电动势的峰值为εm=NBSω,即仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的详细地点,线圈的形状及线圈能否闭合都是没关的。有效值:a、意义:描绘沟通电做功或热效应的物理量、定义:跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值。文档适用标准c、正弦沟通的有效值与峰值之间的关系是ε=mI=ImU=Um。222注意:正弦沟通的有效值和峰值之间拥有ε=m,U=UmIIm的关系,非正弦(或余弦)沟通无此关系,222但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因此其有效值即等于其最大值。即I=Im。e、沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;沟通电流表和沟通电压表的读数是有效值。对于沟通电若没有特别说明的均指有效值。、在求沟通电的功、功率或电热时必然用沟通电的有效值。峰值、有效值、均匀值在应用上的差别。峰值是沟通变化中的某一瞬市价,对纯电阻电路来说,没有什么应企图义。若对含电容电路,在判断电容器能否会被击穿时,则需考虑沟通的峰值能否超出电容器的耐压值。沟通的有效值是按热效应来定义的,对于一个确立的沟通来说,其有效值是必然的。而均匀值是由公式确立的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定,在不一样样的时间段里是不一样样的。如对正弦沟通,t其正半周或负半周的均匀电动势大小n2Bs2nBs在计算沟通经过电阻产生的热功率时,只好用有效值,为,而一周期内的均匀电动势却为零。T2而不可以用均匀值。在计算经过导体的电量时,只好用均匀值,而不可以用有效值。在实质应用中,沟通电器铭牌上注明的额定电压或额定电流都是指有效值,沟通电流表和沟通电压表指示的电流、电压也是有效值,解题中,若题示不加特别说明,提到的电流、电压、电动势时,都是指有效值。(5)、表征交变电流变化快慢的物理量a、周期T:电流达成一次周期性变化所用的时间。单位:、频次f:一秒内达成周期性变化的次数。单位:、角频次ω:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位:rad/、角速度、频次、周期,的关系ω=2f=Tot(6)、疑难辨析a()沟通电的电动势瞬市价和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。当线圈在匀文档εmot(b)图1图217-25适用标准强磁场中匀速转动时,线圈磁通量也是按正弦(或余弦)规律变化的,若从中性面开始计时,t=0时,磁通量T最大,φ应为余弦函数,此刻变化率为零(切线斜率为零),t=时,磁通量为零,此刻变化率最大(切线斜4率最大),因此从中性面开始计时,感觉电动势的刹时表达式是正弦函数,如上图17-2所示分别是φ=φmcosωt和e=εsinωt。m、变压器(1)变压器的结构:原线圈、副线圈、断念2).变压器的工作原理在原、副线圈上因为有交变电流而发生的相互感觉现象,叫做互感现象,互感现象是变压器工作的基础。3).理想变压器:磁通量所有集中在断念内,变压器没有能量损失,输入功率等于输出功率。4).理想变压器电压跟匝数的关系:U1/U2=n1/n2说明:对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系,不只适用于原、副圈只有一个的状况,并且适用于多个副线圈的状况。即有U1U2U3=。这是因为理想变压器的磁通量所有集中在断念内。因此穿过每n1n2n3匝线圈的磁通量的变化率是相同的,每匝线圈产生相同的电动势,因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的状况下,每组线圈两头的电压即等于电动势,故每组电压都与匝数成正比。(5)理想变压器电流跟匝数的关系I1/I2=n2/n1(适用于只有一个副线圈的变压器)说明:原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的状况,一旦有多个副线圈时,反比关系即不适用了,可依照输入功率与输出功率相等的关系推导出:11=2233+U442n2U1UIUI+UII+再依照U=n1U3=n3U1U4=n4U4可得出:n1n1n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+(6).注意事项(1)当变压器原副线圈匝数比(n1)确立今后,其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=n2U1)但若副线n2n1圈上没有负载,副线圈电流为零输出功率为零,则输入功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入必然负载,文档适用标准有了必然的电流,即有了必然的输出功率,原线圈上才有了相应的电流(I1=n2I2),同时有了相等的输入功率,(Pn1入=P出)因此说:变压器上的电压是由原线圈决定的,而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。4、电能的输送输送电能的过程:输送电能的过程以下所示:发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位。(2).高压输电的道理思路:输电→导线(电阻)→发热→损失电能→减小损失。输电要用导线,导线自然有电阻,假如导线很短,电阻很小可忽视,而远距离输电时,导线很长,电阻大不可以忽视。电流经过很长的导线要发出大批的热,因此,输电时,必然想法减小导线发热损失。由焦耳定律Q=I2Rt,减小发热Q有以下三种方法:一是减小输电时间t,二是减小输电线电阻R,三是减小输电电流I。第一种方法等于停电,没有实质价值。第二种方法从资料、长度、粗细三方面来说都有实质困难。适用的超导资料还没有研究出来。除去了前面两种方法,就只好考虑第三种方法了。从焦耳定律公式Q=I2Rt可以看出,第三种方法是很有效的:电流减小一半,损失的电能就降为本来的四分之一。因此说要减小电能的损失,必然减小输电电流。但从另一方面讲,输电就是要输送电能,输送的功率必然足够大,才有实质意义。依照公式P=UI,要使输电电流I减小,而输送功率P不变(足够大),就必然提升输电电压U。因此说经过高压输电可以保证在输送功率不变,减小输电电流来减小输送电的电能损失。变压器能把沟通电的电压高升(或降低)在发电站都要安装用来升压的变压器,实现高压输电。可是我们用户使用的是低压电,因此在用户周边又要安装降压的变压器。一是为了安全,二是用电器只好用低电压。例1、沟通发电机在工作时产生的电压流表示式为uUmsint,保持其余条件不变,使该线圈的转速和匝数同时增添一倍,则此时电压流的变化规律变成():线圈的转速和匝数同时增添一倍,则Um增添4倍,线圈的转速增添一倍,则ω为本来的两倍。答案为B。点拨:本题是一个基础题,察看的是对电压流表示式为uUmsint的理解,最好亲身着手推导公式,才有益于公式的记忆。iA例2、如图17-4表示一沟通随时间变化的图像,求此沟通的有效值。24o123ts4分析:本题所给沟通正负半周的最大值不一样样,很多同学对沟通电有效值的图17-4图153文档适用标准意义理解不深,只知道机械地套用正弦沟通电的最大值是有效值的2倍的关系,直接得出有效值,而对本题因为正负半周最大值不一样样,就无从下手。应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的,再依照有效值的定义,选择一个周期的时间,利用在相同时间内经过相同的电阻所产生的热量相同,从焦耳定律求得。I22T2TR·T=I1R·+I2R·2222)21421即I=(2·+()·222解得I=5A例3、如图17-5所示,在匀强磁场中有一个“”形导线框可绕52AB轴转动,已知匀强磁场的磁感强度B=T,线框的CD边长为20cm、CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示地点开始计时(1)写出线框中感觉电动势的瞬市价表达式。(2)若线框电阻r=3,再将AB两头接“6V,12W”灯泡,小灯泡能否正常发光?若不可以,小灯泡实质功率多大?分析:(1)注意到图17-5示地点磁感线与线圈平面平行,瞬市价表达式应为余弦函数,先出最大值和角频次。ω=2πn=100πrad/sCD52×××100π=102(V)Bεm=BSω=AEFB因此电动势刹时表达式应为e=102cos100πt(V)。(2)小灯泡是纯电阻电路,其电阻为u额262图154R=123p额图17-5第一求出沟通电动势有效值ε=m=10(V)今后即可看作2恒定电流电路,如图15-5所示,明显因为R=r,u灯=5v,小于额定电压,不可以正常发光。其实质功率是2U25225=(w)p=33R点拨:本题是一个综共计算题,察看的是电动势的最大值和有效值之间关系,应该多增强这方面的练****以熟****此文档适用标准计算公式。例4、如图17-7所示,理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈,匝数比为A1A2RnA:nB:nC=4:2:1,在线圈B和C的两头各接一个相同的电阻R,当线圈A与沟通电源连ABA2的示数为I0,则沟通电表A1的读数为0I。CR通时,沟通电流表图16-1图17-7分析:本题假如轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解,即IAnB得出IA=。应该注意到变压器IBnA副线圈有多组,电流反比关系不建立,但电压与匝数成正比的关系仍是建立的,应先依照这一关系求出C组线圈电压,再依照R相等的条件求出C组电流,由UCnC和IcUc,得IC==nnB+nnCABC即4IA=2I0+1×=:本题为一个简单计算题。察看的是对变压器工作规律的一个理解。例5、将电阻R1和R2以以以下图17-10甲所示接在变压器上,变压器原线圈接在电压恒为U的沟通电源上,R1和R2上的电功率之比为2:1,若其余条件不变,只将R1和R2改成如图乙接法,R1和R2上的功率之比为1:8。若甲图中原线圈电流为I,乙图中原线圈电流为I,求:(1)两组副线圈的匝数之比;(2)I和I之比。1212分析:(1)甲图中R1和R2串联,电流相同,功率与电阻成正比,因此有R1=2R2(1)设三组线圈的匝数分别是n1,n2,n3,两组副线圈上的电压分别是U2和U3,易得U2=n2UU3=n3UI1I2n1n1R1UR1UR2乙图中R1和R2上的功率之比为1:8R222(甲)(乙)n2Un3U图16-3即8n1n1(2)R1R2图17-10联列(1)式和(2)式解得n2=1n32(2)设甲图中输出功率为P1,则P1=(n2n3U)2/(R1+R2)n1文档适用标准设乙图中输出功率为P2,则P2=(n2U)2/R1+(n3U)2/R2n1n1以R1=2R2,n3=2n2代入,可得:P12。因为输入功率等于输出功率,因此甲、乙两图中输入功率之比也为2,P233依照P=IU,电压恒定,因此两图中电流之比I:I=2:312点拨:本题是一个综共计算题,察看的是变压器电压、电流与线圈匝数的关系,并且要理解变压器中输出功率与输入功率之间的关系。例6、,×106瓦,此刻用户处安装一降压变压器,用户的电压为220伏,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22欧,求:(1)输电导线上损失的电功率;(2)变压器原副线圈匝数之比。分析:(1)应先求出输送电流,由I线=P总/U总=××104=100(A)则损失功率为P损=I线2R线=1002×22=×105(w)变压器原线圈电压U1为U1=U总-U线=U总-I线R线=×104-100×22=19800(V)因此原副线圈匝数比n1U1=19800/220=、如图17-20所示,匀强磁场的磁感强度B=,矩形线圈的匝数N=100匝,边长ab=,bc=,转动角速度ω=100πrad/s,转轴在正中间。试求:1)从图示地点开始计时,该线圈电动势的刹时表达式;2)当转轴挪动至ab边(其余条件不变),再求电动势的刹时表达式;(3)当线圈作成半径为r=,再求电动势的刹时表达式。图17-20文档适用标准23、一台变压器有两个次级线圈,它的初级线圈接在220V的电源上,一个次级线圈的电压为6V,输出电流为2A,匝数为24匝;另一个次级线圈的电压为250V,:(1)250V线圈的匝数,初级线圈的匝数;、(1)314cos100πtV、(2)不变、(3)不变。23、(1)1000匝,880匝;(2)62WU1U2U3,因此n31000匝,n1880匝;p1p2p3U2I2U3I312W50W62W.)提示:n2n3n12009年高考新题一、选择题1.(09·天津·9)(1)以以下图,单匝矩形闭合导线框abcd所有处于磁感觉强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动,线框中感觉电流的有效值I=。线框从中性面开始转过的过程2中,经过导线横截面的电荷量q=。2BSBS答案:(1),2RR分析:本题察看交变流电的产生和最大值、有效值、均匀值的关系及交变电流中相关电荷量的计算等知识。电动势的最大值EmBS,电动势的有效值EEm,电流的有效值IE2BS;2R2R文档适用标准qItEtBSt。RRtRR2.(09·广东物理·9)图为远距离高压输电的表示图。对于远距离输电,以下表述正确的选项是(ABD).,输送的电功率越大,,不用然是电压越高越好分析:依照输电原理,电路中的功率耗费PI2R线,而R线L,增大输电线的横截面积,减小输电线的电阻,S则可以减小输电线上的功率耗费,A正确;由P=UI来看在输送功率必然的状况下,输送电压U越大,则输电电流越小,则功率耗费越小,B正确;若输电电压必然,输送功率越大,则电流I越大,电路中耗费的电功率越大,C错误;输电电压其实不是电压越高越好,因为电压越高,对于安全和技术的要求越高,因此其实不是输电电压越高越好,正确。3.(09·江苏物理·6)以以下图,理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5,原线圈两头的交变电压为u202sin100tV氖泡在两头电压达到100V时开始发光,以下说法中正确的有(AB),,,,变压器的输出功率不变分析:本题主要察看变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬市价以及变压器变压原理、功率等问题完满理解。由交变电压的瞬市价表达式知,原线圈两头电压的有效值为202V=20Vn1U1得副线U1,由U22n2圈两头的电压为U2100V,电压表的示数为沟通电的有效值,B项正确;交变电压的频次为10050Hz,f2一个周期内电压两次大于100V,即一个周期内氖泡能两次发光,因此其发光频次为100Hz,A项正确;开关断文档

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