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交变电流,考点,全国,全国,全国,自主命题地域,交变电流产生,理想变压器,【60%】,全国,16,6,分,全国,19,6,分,全国,16,6,分,全国,21,6,分,四川,2,6分,天津,5,6分,海南,9,5分,江苏,4,3分,天津,6,6分,江苏,1,3分,天津,7,6分,5/70,考纲解读,命题规律,考情精解读,4,命题趋势,物理 专题十二 交变电流,远距离输电,【40%】,江苏,3,3分,浙江,15,6分,6/70,考纲解读,命题规律,考情精解读,5,返回目录,1.,热点预测,交变电流产生及改变规律,交变电流“四值”计算及应用,变压器工作原理,远距离输电仍是高考考查热点内容,题型普通为选择题,分值为,6,分左右,.,2.,趋势分析,题目多以发电机为载体,考查交变电流相关知识,考题与生活实际相联络是未来命题趋势,.,命题趋势,物理 专题十二 交变电流,7/70,考点全通关,8/70,考点全通关,1,考点,1,交变电流产生及其描述,继续学习,物理 专题十二 交变电流,一、交变电流,1.,定义,:,大小和方向都随时间做周期性改变电流叫作交变电流,.,2.,图像,:,图,(a),、,(b),、,(c),、,(d),所表示电流都属于交变电流,其中按正弦规律改变交变电流叫正弦交流电,如图,(a),所表示,.,交变电流主要特征是电流方向随时间发生周期性改变,.,9/70,考点全通关,2,二、正弦交流电改变规律,1.,中性面,(1),中性面,:,线圈平面与磁感线垂直位置称为中性面,.,(2),中性面特点以及与峰值面,(,中性面垂面,),比较,物理 专题十二 交变电流,继续学习,中性面,峰值面,含义,线圈平面与磁场方向垂直,线圈平面与磁场方向平行,磁通量,最大,(,BS,),0,磁通量改变率,0,最大,感应电动势,0,最大,(,nBS,),电流方向,发生改变,方向不变,10/70,考点全通关,3,物理 专题十二 交变电流,继续学习,2.,正弦交流电图像,:,用以描述交流电随时间改变规律,假如从线圈位于中性面位置时开始计时,其图像为正弦曲线,.,如图甲、乙所表示,.,图甲 图乙,11/70,考点全通关,4,物理 专题十二 交变电流,继续学习,3.,正弦交变电流函数表示式,(,线圈在中性面位置时开始计时,),(1),电动势,e,随时间改变规律,:,e=E,m,sin,t,其中,表示线圈转动角速度,E,m,=nBS,.,(2),负载两端电压,u,随时间改变规律,:,u=U,m,sin,t,.,.,(3),电流,i,随时间改变规律,:,i=I,m,sin t,.,.,通关秘籍,1.,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向轴匀速转动,产生正弦交变电流,电流改变规律与线圈形状、转动轴处于线圈平面内哪个位置无关,.,2.,线圈转动一周两次经过中性面,所以一个周期内电流方向改变两次,.,分析交流电问题常见方法见本书,258,页,12/70,考点全通关,5,物理 专题十二 交变电流,继续学习,三、电阻、感抗、容抗比较,电阻,感抗,容抗,产生,原因,定向移动自由电荷与不动离子间碰撞,电感线圈自感现象妨碍电流改变,电容器两极板上积累电荷对向这个方向定向移动电荷反抗作用,13/70,考点全通关,6,物理 专题十二 交变电流,继续学习,决定,原因,由导体本身(长短、粗细、材料)决定,与温度相关,由线圈本身自感系数和交流频率决定,由电容大小和交流频率决定,在电路,中,特点,对直流、交流都有妨碍作用,只对改变电流如交流有妨碍作用.通直流阻交流,通低频阻高频,不能通直流,只能通交流.对直流妨碍作用无限大,对交流妨碍作用随频率降低而增大,电能,转化与,做功,电流经过电阻做功,电能转化为内能,电能和磁场能往复转化,电能与电场能往复转化,14/70,考点全通关,7,物理 专题十二 交变电流,返回目录,电感器或电容器接到交流电源上时,电能与磁场能或电场能往复转化,所以不会消耗电能,.,而电流经过电阻时,一定会产生焦耳热,从而造成电能损耗,.,15/70,考点全通关,8,物理 专题十二 交变电流,继续学习,一、理想变压器,1.,结构,:,如图所表示,.,变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成,.,(1),原线圈,:,指与交流电源连接线圈,也叫初级线圈,.,(2),副线圈,:,指与负载连接线圈,也叫次级线圈,.,2.,理想变压器,:,不考虑能量损失变压器称为理想变压器,即 理想变压器输出功率等于输入功率,.,考点,2,变压器远距离输电,16/70,考点全通关,9,物理 专题十二 交变电流,继续学习,17/70,考点全通关,10,物理 专题十二 交变电流,继续学习,【,通关秘籍,】,1.,变压器不能改变恒定直流电压,.,2.,变压器只能改变交变电流电压和电流,不能改变交变电流频率,.,3.,理想变压器本身不消耗能量,.,4,.,理想变压器基本关系式中,U,1,、,U,2,、,I,1,、,I,2,均为有效值,.,18/70,考点全通关,11,二、远距离输电,1.,输电导线上能量损失,:,主要由输电导线电阻发烧产生,表示式为,Q=I,2,Rt,I,为输电导线中电流,R,为输电导线电阻,.,2.,降低输电损耗方法,(1),减小输电导线电阻,;,(2),减小输电导线中电流,.,在输送功率,P,一定情况下,由,P=UI,可知,提升输电电压,U,能够减小输电电流,I.,物理 专题十二 交变电流,继续学习,19/70,考点全通关,12,物理 专题十二 交变电流,返回目录,20/70,题型全突破,21/70,考法,1,交变电流改变规律应用,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,1,继续学习,22/70,二、正弦交变电流中各物理量改变规律,若从线圈在中性面位置时开始计时,则正弦交变电流改变规律以下表所表示,:,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,2,继续学习,规律,物理量,函数,图像,磁通量,=,m,cos t,=BScos t,电动势,e=E,m,sin t,=nBSsin t,23/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,3,继续学习,电压,电流,24/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,4,继续学习,25/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,5,考法示例,1,某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动,产生交变电流图像如图所表示,由图中信息能够判断,(,),A.,在,A,、,C,时刻线圈处于中性面位置,B.,在,B,、,D,时刻穿过线圈磁通量为零,C.,从,AD,线圈转过角度为,2,D.,若从,OD,历时,0.02s,则在,1 s,内交变电流方向改变了,100,次,继续学习,26/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,6,继续学习,27/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,7,继续学习,28/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,8,考法示例,2,一正弦交变电流电压随时间改变规律如图所表示,由图可知,(,),A.,该交变电流电压瞬时值表示式为,u=100sin 25t(V),B.,该交变电流频率为,4 Hz,C.,该交变电流电压有效值为,100 V,D.,若将该交变电压加在阻值为,R=100,电阻两端,则电阻消耗功率是,50 W,继续学习,29/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,9,返回目录,30/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,10,继续学习,考法,2,应用交流电“四值”处理问题,考法指导,一、几个经典交变电流有效值,交变电,流名称,交变电流图像,有效值,正弦式,交变电流,正弦式半波,交变电流,31/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,11,继续学习,正弦单向,脉冲电流,矩形脉,冲电流,非对称性,交变电流,32/70,继续学习,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,12,二、交变电流“四值”比较,物理量,物理含义,主要关系,适用情况及说明,瞬时值,交变电流某一时刻值,从线圈位于中性面位置时开始计时,:,e=E,m,sin,t,i=I,m,sin,t,计算线圈某时刻瞬时情况,最大值,瞬时值中最大值,如电容器击穿电压,33/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,13,继续学习,物理量,物理含义,主要关系,适用情况及说明,有效值,跟交变电流热效应等效恒定电流值,1.计算与电流热效应相关物理量,2.电气设备“铭牌”上所标值,3.保险丝熔断电流,4.交流电流表、交流电压表示数,平均值,交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间比值,计算经过导线横截面电荷量,34/70,继续学习,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,14,35/70,继续学习,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,15,36/70,继续学习,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,16,37/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,17,返回目录,38/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,18,继续学习,考法,3,理想变压器原、副线圈之间基本量关系,考法指导,理想变压器,没有能量损失,(,铜损、铁损,),没有磁通量损失,(,磁通量全部集中在铁芯内,),基,本,关,系,功率关系,P,入,=P,出,电压关系,原、副线圈电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数多少无关,电流关系,只有一个副线圈时,电流与匝数成反比,;,有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系,频率关系,原、副线圈中电流频率相等,制,约,关,系,电压,副线圈电压,U,2,由原线圈电压,U,1,和匝数比决定,功率,原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定,电流,原线圈电流,I,1,由副线圈电流,I,2,和匝数比决定,39/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,19,继续学习,考法示例,4,如图所表示,理想变压器原线圈匝数为,n,1,副线圈匝数为,n,2,原线圈两端,a,、,b,接正弦交流电源时,电压表,V,示数为,220 V,电流表,A,1,示数为,0,.,20 A,.,已知负载电阻,R=,44,则以下判断中正确是,(,),A.,原线圈和副线圈匝数比为,21,B.,原线圈和副线圈匝数比为,51,C.,电流表,A,2,示数为,0.1 A,D.,电流表,A,2,示数为,0.4 A,40/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,20,返回目录,41/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,21,继续学习,考法,4,理想变压器动态改变问题分析,42/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,22,继续学习,43/70,3.,分析动态改变问题思绪流程,U1 U2 I2 I1 P1,关于理想变压器动态分析问题,解题关键是分清变量和不变量,搞清理想变压器中各物理量之间联络和相互制约关系,即明确变压器输入电压与输出电压、输入电流与输出电流跟匝数关系,以及输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,.,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,23,继续学习,44/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,24,继续学习,45/70,思绪分析,光敏电阻,R,减小电流增大,;,抽出铁芯自感系数减小感抗减小电流增大,.,解析,由图乙可知,交变电流周期为,0.02 s,频率为,50 Hz,则交流电方向每秒改变,100,次,A,项错误,;,电压表示数为变压器副线圈两端电压有效值,即,22 V,B,项错误,;,当有光照射,R,时,其阻值减小,所以负载电阻减小,电流增大,灯泡,D,变亮,C,项正确,;,抽出线圈,L,中铁芯,线圈自感系数减小,对交流电妨碍作用,(,感抗,),减小,负载电流增大,故输入电流增大,电流表示数增大,D,项错误,.,答案,C,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,25,继续学习,46/70,【,突破攻略,】,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,26,因为理想变压器不消耗电能,动态分析交流电路时一样能够使用“整体法”和“隔离法”,首先将变压器副线圈回路从系统中隔离出来进行分析,然后从能量守恒角度对整体输入功率、电流进行分析,判断改变结果,.,返回目录,47/70,考法指导,一、搞清“三个回路”,如图所表示为远距离输电简化电路原理图,.,我们能够把它划分为三个回路,即图中所表示回路,1,、回路,2,和回路,3.,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,27,继续学习,考法,5,远距离输电问题分析,48/70,继续学习,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,28,49/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,29,继续学习,50/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,30,继续学习,51/70,考法示例,6,某河水流量为,4 m,3,/s,水流下落高度差为,5 m.,现在利用河水来发电,设所用发电机总效率为,50%.,(1),求发电机输出功率,.,(2),设发电机输出电压为,350 V,在输送途中输电线电阻为,4,损耗功率为输出功率,5%,问在用户需用电压为,220 V,时,所用升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别为多少,?(,g=,9,.,8 m/s,2,),物理 专题十二 交变电流,题型全突破,31,继续学习,52/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,32,继续学习,53/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,33,继续学习,54/70,物理 专题十二 交变电流,题型全突破,34,返回目录,55/70,能力大提升,56/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,1,继续学习,方法,1,分析交流电问题常见方法,57/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,2,继续学习,58/70,【,方法探究,】,利用交流电图像能够直观地得出交流电周期、最大值,再结合其它关系可得出交流电频率、有效值等物理量,.,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,3,继续学习,59/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,4,继续学习,60/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,5,继续学习,61/70,【,方法探究,】,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,6,返回目录,62/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,7,继续学习,方法,2,处理变压器及远距离输电问题基本方法,63/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,8,思绪分析,由光敏电阻阻值改变确定副线圈中电流改变确定原线圈中电流改变确定变压器输入功率改变,.,解析,原线圈中输入电压为,220 V,由原、副线圈匝数比可得,副线圈中电压表示数为,22 V;,在天逐步变黑过程中,光敏电阻阻值变大,因为电压不变,所以电流表,A,2,示数变小,则原线圈中电流表,A,1,示数变小,输入功率也变小,.,综上分析可知,选项,B,、,D,正确,.,答案,BD,继续学习,64/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,9,继续学习,方法探究,在分析变压器动态改变问题时,基本思绪是从改变起因开始,即由电阻改变或匝数改变开始,确定副线圈中电压、电流及功率改变,再结合变压器原、副线圈中电压、电流以及功率关系确定各物理量改变情况,.,65/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,10,继续学习,示例,10,如图所表示,接在理想变压器回路中四个规格相同灯泡都正常发光,那么,理想变压器匝数比,n,1,n,2,n,3,为,(,),A.111,B.321,C.621,D.221,思绪分析,确定两副线圈中电压、电流关系确定两副线圈匝数比,;,由原、副线圈中电流,(,利用功率相等特点,),确定原、副线圈匝数比,.,66/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,11,继续学习,67/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,12,继续学习,3.,建模法,远距离输电“线路”模型,解答远距离输电问题时,普通先建立远距离输电“线路”模型,再利用各物理量间关系进行分析,.,示例,11,某村在距村庄较远地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为,9 kW,输出电压为,500 V,输电线总电阻为,10,允许线路损耗功率为输出功率,4%.,(1),当村民和村办小企业需要,220 V,电压时,求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比各为多少,?(,不计变压器损耗,),(2),若不用变压器而由发电机直接输送,则村民和村办小企业得到电压和功率各是多少,?,68/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,13,继续学习,69/70,物理 专题十二 交变电流,能力大提升,14,返回目录,70/70,
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