2010年高中物理自主学习同步讲解与训练 交变电流

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1、专题一 交变电流 ［教学过程］一.交流电： 1.交流电：大小和方向随时间作周期性变化的电流。   如： 2.正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动。   （1）电动势的产生：            ③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω·t               说明：①交流电的峰值与线圈转轴位置和线圈形状都无关。   ②交流电瞬时表达式是正弦或余弦，取决于计时零点线圈所处位置。         （2）外电路闭合，R外，r            （3）线圈转动一圈，交

2、流电变化一个周期，电流方向变化两次。（每经过中性面时，e=0，i=0，电流方向将发生改变） 3.描述交流电变化规律：          4.描述交流电物理量：                  （5）有效值：根据交流电热效应利用等效原理规定：让交流电和恒定电流通过同样阻值的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，则恒定电流的值为交流电有效值。  式交流电，依据定义Q交=Q直求有效值。                         （2）通常所说交流电值均指交流电的有效值。  秒电流方向改变100次）

3、   交流电器的铭牌上标明U额、I额是有效值，交流电表（电压表、电流表）读数也是有效值。   （3）计算通过电量，用平均值，计算交流产生热量，电功率用有效值。Q=I2Rt，P=I2R    二.变压器 1.主要构造：输入线圈（原、初级）、输出线圈（副、次级）、闭合铁芯   符号： 2.工作原理：原线圈输入交流电U1，在铁芯中产生变化的磁通量，这样原线圈产生自感，副线圈产生电磁感应，反过来，副线圈在铁芯中产生变化的磁通量，引起原线圈的电磁感    3.（1）理想变压器：传输交流电能时，自身不消耗电能

4、。P2=P1。   ①原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热，不计铜损。      ③不计铁芯内电磁感应，即不计铁损。                       注： 三.远距离输电 1.输电原理：输电线总电阻R线，输送电功率P，输电电压U。       2.高压输电原理：已知P输，输电电压U，输电线电阻R线，n1，n2，n3，n4。             【典型例题】 例1.如图所示，N=100匝的正方形线圈，边长L=10cm，电阻r=1Ω，在匀强磁场中，B=0.4T，以n=100/π（r/s）的

5、转速匀速转动，线圈通过滑环和电刷与R=9Ω的电阻组成闭合回路（伏特表是恒热电表），求：   （1）从中性面开始计时，写出线圈中产生电动势e的表达式。   （2）伏特表的示数。   （3）当线圈和中性面夹角θ=30°时，安培力的力矩M安=？   （4）1min内，外力所做的功WF=？   解析：（1）线圈转动的角速度为ω，电动势最大值为Em，则         （2）伏特表的示数为U      （3）转过θ=30°角时，安培力的力矩M安            （4）1min内外力的功为WF     

6、例2.如图所示，（a）图为电热毯的电路示意图，电热毯接在u=311sinωt（V）的电源上，电热毯被加热到一定程度后，由于装置P的作用，使加在电热丝ab两端的电压变为如图（b）所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时图（a）中交流电压表读出交流电的有效值是（   ）图（a）   A.156V               B.220V                C.311V                D.110V   解析：图（b）所示波形虽然是正弦波的一半，但在一个周期中，

7、只有半个周期有电流做功产生焦耳热，另外半个周期电流为零不做功。因此整个周期内有效值也不能是正弦交流电最大值与有效值的关系，仍然应该从有效值定义出发求出一个周期内的有效值。图（b）   图（b）所示电压波形在一个周期内，交流电在电阻R上所产生的焦耳热为：      设直流电压U在R上经一个周期T产生焦耳热         答案：A  例3.如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，T为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（   ）   A.保持U1及T的位置

8、不变，K由a合到b时，I1将增大   B.保持T的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小   C.保持U1不变，K合在a处，使T上滑，I1将增大   D.保持T的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大   解析：选项A正确。   K由b合到a时，与上述情况相反，副线圈电压U2将减小，R消耗的功率将减小，选项B正确。   错误。      所以本题的正确选项为ABD。   答案：ABD   ［重难点］处理这类问题的关键是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各量间的联系