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,专题十二 交变电流,【,高考帮,物理,】,：专题十二 交变电流,1/71,考情精解读,A.,考点帮,知识全通关,目录,CONTENTS,考纲要求,命题规律,命题分析预测,考点,1,交变电流产生及其描述,考点,2,变压器、远距离输电,2/71,方法,1,交变电流改变规律应用方法,方法,2,应用交变电流“四值”处理问题方法,方法,3,理想变压器解题方法,B.,方法帮,题型全突破,C.,考法帮,考向全扫描,考向,1,考查交变电流产生和描述,考向,2,考查理想变压器基本关系,考向,3,考查理想变压器与电路综合问题,物理 专题十二：交变电流,方法,4,远距离输电问题处理方法,考向,4,考查远距离输电问题,3/71,考情精解读,考纲要求,命题规律,命题分析预测,物理 专题十二：交变电流,4/71,1.,交变电流、交变电流图象,2.,正弦交变电流函数表示式、峰值和有效值,3.,理想变压器,4.,远距离输电,考纲要求,5/71,关键考点,考题取样,考向必究,交变电流产生及其描述,天津,T6,全国,T19,考查交变电流产生和描述(考向1),考查交变电流“四值”及理想变压器基本关系(考向1,2),变压器、远距离输电,北京,T16,天津,T5,福建,T15,考查变压器基本原理(考向2),考查理想变压器与电路综合问题(考向2,3),考查远距离输电问题(考向2,4),命题规律,6/71,本专题考题贴近生活,与生产实际联络紧密,.,题目多以发电机为载体,考查交变电流产生及其描述,综合变压器以及远距离输电等多个考点,以选择题形式出现,难度中等,命题分析预测,7/71,A.,考点帮,知识全通关,考点,1,交变电流产生及其描述,考点,2,变压器、远距离输电,物理 专题十二：交变电流,8/71,1,.,交变电流,(1),交变电流定义,:,大小和方向都随时间做周期性改变电流叫交变电流,.,(2),正弦交变电流,:,随时间按正弦规律改变交变电流叫做正弦交变电流,.,正弦交变电流图象是正弦函数曲线,.,(3),图象,:,图,(a),、,(b),、,(c),、,(d),所表示电流都属于交变电流,其中图,(a),所表示为正弦交变电流,.,考点,1,交变电流产生及其描述,9/71,注意,交变电流主要特征是电流方向随时间发生周期性改变,.,(4),交变电流产生,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线轴匀速转动,线圈中就会产生正,(,余,),弦交变电流,如图所表示,.,注意,只有线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线轴匀速转动时才能产生正,(,余,),弦交变电流,.,物理 专题十二：交变电流,10/71,2,.,正弦交变电流改变规律,(1),中性面,中性面,:,线圈平面与磁感线垂直位置称为中性面,.,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,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,不发生改变,11/71,(2),正弦交变电流图象,:,用以描述交变电流随时间改变规律,假如从线圈位于中性面位置时开始计时,其电压,时间、电流,时间图象为正弦曲线,如图甲、乙所表示,.,甲 乙,(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,),电动势,e,随时间,t,改变规律,:,e=E,m,sin,t,其中,表示线圈转动角速度,E,m,=nBS.,负载两端电压,u,随时间改变规律,:,u=U,m,sin,t.,电流,i,随时间改变规律,:,i=I,m,sin,t.,物理 专题十二：交变电流,12/71,尤其提醒,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,.,线圈转动一周经过中性面两次,所以一个周期内电流方向改变两次,.,3,.,交变电流物理量,(1),交变电流,“,四值,”,瞬时值,:,交变电流某一时刻值,瞬时值是时间函数,不一样时刻,瞬时值不一样,.,最大值,:,E,m,=,nBS,当线圈平面与磁感线平行时,交变电流电动势最大,交变电流电动势最大值反应是交变电流电动势大小改变范围,.,瞬时值与最大值关系是,-,E,m,e,E,m,.,有效值,:,交变电流有效值是依据电流热效应来要求,让交变电流和恒定电流经过相同阻值电阻,假如它们在相同时间内产生热量相等,就把这一恒定电流数值叫该交变电流有效值,.,物理 专题十二：交变电流,13/71,物理 专题十二：交变电流,14/71,物理 专题十二：交变电流,15/71,考点,2,变压器、远距离输电,1,.,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,.,原线圈,:,指与交流电源连接线圈,也叫初级线圈,.,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,.,16/71,物理 专题十二：交变电流,17/71,为输电导线电阻,.,(2),降低输电损耗方法,减小输电导线电阻,;,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.,(3),远距离输电分析,输电过程如图所表示,.,物理 专题十二：交变电流,18/71,物理 专题十二：交变电流,19/71,B.,方法帮,题型全突破,方法,1,交变电流改变规律应用方法,方法,2,应用交变电流“四值”处理问题方法,方法,3,理想变压器解题方法,方法,4,远距离输电问题处理方法,物理 专题十二：交变电流,20/71,方法,1,交变电流改变规律应用方法,21/71,方法,1,交变电流改变规律应用方法,规律物理量,函数,图象,磁通量,=,m,cos,t,=,BS,cos,t,电动势,e,=,E,m,sin,t,=,nBS,sin,t,电压,电流,22/71,方法,1,交变电流改变规律应用方法,23/71,物理 专题十二：交变电流,24/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,25/71,题型,2,交变电流图象,考法示例,2,某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动,产生交变电流图象如图所表示,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.,AD,过程,线圈转过角度为,2,D.,若,OD,过程历时,0,.,02 s,则在,1 s,内线圈中交变电流方向改变了,100,次,物理 专题十二：交变电流,26/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,27/71,物理 专题十二：交变电流,28/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,29/71,方法,2,应用交变电流“四值”处理问题方法,方法解读：,1,.,几个经典交变电流有效值,名称,图象,有效值,正弦式交变电流,正弦式半波交变电流,正弦单向脉冲电流,矩形脉冲电流,非对称性交变电流,30/71,方法,1,匀变速直线运动规律应用方法,2,.,交变电流,“,四值,”,比较,方法,2,应用交变电流“四值”处理问题方法,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,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,交变电流图象中图线与时间轴所围面积与时间比值,计算经过导体横截面电荷量,31/71,方法,1,匀变速直线运动规律应用方法,方法,2,应用交变电流“四值”处理问题方法,32/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,33/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,34/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,35/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,36/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,37/71,方法,3,理想变压器解题方法,方法解读：,1,.,理想变压器规律及应用,理想变压器,(1),没有能量损失,;(2),没有磁通量损失,基本关系,功率,原线圈输入功率等于副线圈输出功率,即P入=P出,电压,电流,频率,原、副线圈中电流频率相等,制约关系,电压,功率,副线圈中功率P2由用户负载决定,原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定,即P1=P2(“副制约原”),电流,38/71,方法,3,理想变压器解题方法,39/71,方法,3,理想变压器解题方法,40/71,方法,3,理想变压器解题方法,(3),分析动态改变问题思绪,说明,:,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,.,41/71,物理 专题十二：交变电流,42/71,物理 专题十二：交变电流,43/71,题型,7,原线圈有负载变压器问题,考法示例,7,如图所表示,理想变压器输入端经过灯泡,L,1,与输出电压恒定正弦交流电源相连,副线圈经过导线与两个相同灯泡,L,2,和,L,3,相连,开始时开关,S,处于断开状态,.,当开关,S,闭合后,全部灯泡都能发光,则以下说法正确有,A.,副线圈两端电压不变,B.,灯泡,L,1,变亮,L,2,亮度不变,C.,副线圈中电流变大,灯泡,L,1,变亮,L,2,变暗,D.,因为不知变压器原、副线圈匝数比,所以,L,1,及,L,2,亮度改变情况不能判断,物理 专题十二：交变电流,44/71,物理 专题十二：交变电流,45/71,物理 专题十二：交变电流,46/71,解析,由题图乙可知,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,;,当有光照射电阻,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,对交变电流妨碍作用,(,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,尤其提醒,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,综合得出结论,.,物理 专题十二：交变电流,47/71,题型,9,多副线圈变压器问题,考法示例,9,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,物理 专题十二：交变电流,48/71,物理 专题十二：交变电流,49/71,方法,4,远距离输电问题处理方法,方法解读：,1,.,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,.,50/71,方法,4,远距离输电问题处理方法,51/71,方法,4,远距离输电问题处理方法,52/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,53/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,54/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,55/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,56/71,数学 第四章：三角函数,物理 专题十二：交变电流,57/71,C.,考法帮,考向全扫描,考向,1,考查交变电流产生和描述,考向,2,考查理想变压器基本关系,考向,3,考查理想变压器与电路综合问题,考向,4,考查远距离输电问题,物理 专题十二：交变电流,58/71,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、远距离输电等仍是高考考查热点内容,.,题型普通为选择题,多以发电机为载体,考查交变电流相关知识,试题与生活实际相联络是未来命题趋势,.,考情揭秘,59/71,命题透视,:,交变电流产生和描述包含对中性面了解、瞬时值表示式书写、认识相关图象等,高考中常以选择题形式出现,.,考向,1,考查交变电流产生和描述,60/71,示例,20,天津高考,6,6,分,多项选择,在匀强磁场中,一个,100,匝闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直固定轴匀速转动,穿过该线圈磁通量随时间按图示正弦规律改变,.,设线圈总电阻为,2,则,A,.t=,0,时,线圈平面平行于磁感线,B,.t=,1 s,时,线圈中电流改变方向,C,.t=,1,.,5 s,时,线圈中感应电动势最大,D,.,一个周期内,线圈产生热量为,8,2,J,考向,1,考查交变电流产生和描述,61/71,考向,1,考查交变电流产生和描述,62/71,命题透视,:,理想变压器问题包含对变压器结构认识,工作原理了解,原副线圈中电压、电流、功率等物理量之间关系等,高考中常以选择题形式出现,.,考向,2,考查理想变压器基本关系,63/71,考向,2,考查理想变压器基本关系,64/71,考向,2,考查理想变压器基本关系,65/71,命题透视,:,理想变压器与电路综合问题包含电路相关计算及电路动态改变问题,高考中常以选择题形式出现,.,考向,3,考查理想变压器与电路综合问题,66/71,示例,14,天津高考,5,6,分,如图所表示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表,.,以下说法正确是,A,.,当滑动变阻器滑动触头,P,向上滑动时,R,1,消耗功率变大,B,.,当滑动变阻器滑动触头,P,向上滑动时,电压表,V,示数变大,C,.,当滑动变阻器滑动触头,P,向上滑动时,电流表,A,1,示数变大,D,.,若闭合开关,S,则电流表,A,1,示数变大、,A,2,示数变大,考向,3,考查理想变压器与电路综合问题,67/71,命题立意,本题主要考查理想变压器动态改变及其相关知识点,.,解析,当滑动变阻器滑动触头,P,向上滑动时,滑动变阻器接入电路电阻增大,变压器副线圈总负载等效电阻增大,R,1,中电流减小,R,1,两端电压减小,电压表示数变大,R,1,消耗电功率变小,选项,A,错误,B,正确,.,当滑动变阻器滑动触头,P,向上滑动时,变压器副线圈输出电流减小,输出功率减小,依据变压器输入功率等于输出功率,变压器输入功率减小,电流表,A,1,示数变小,选项,C,错误,.,若闭合开关,S,变压器副线圈总负载等效电阻减小,则,R,1,中电流增大,R,1,两端电压增大,电压表示数减小,电流表,A,2,示数减小,电流表,A,1,示数变大,选项,D,错误,.,答案,B,考向,3,考查理想变压器与电路综合问题,68/71,命题透视,:,远距离输电问题包含对输电原理图了解以及两组变压器中电压、电流及功率关系了解,是对变压器和恒定电流知识综合考查,高考中常以选择题形式出现,.,考向,4,考查远距离输电问题,69/71,考向,4,考查远距离输电问题,70/71,考向,4,考查远距离输电问题,71/71,
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