高中物理电流教案
发表时间:2021-02-18高考物理考试考点:交变电流。
20xx年高考物理考试考点:交变电流
物理是高考考试中能够拉开分数的学科,要想取得好的物理成绩必须重视物理考试考点的掌握,下面xx为大家带来20xx年高考物理考试考点:交变电流,希望对大家提高物理知识水平有所帮助。
1.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。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电----(1)函数式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcosωt。。
(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量
(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。
①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
(4)周期和频率----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内,交流电的方向变化两次。
频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率:ω=2π/T=2πf。
4.电感、电容对交变电流的影响
(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
5.变压器-(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。
(2)★理想变压器的关系式:
①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。
②功率关系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。
(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。
6.电能的输送-----(1)关键:减少输电线上电能的损失:P耗=I2R线
(2)方法:①减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积。②提高输电电压,减小输电电流。前一方法的作用十分有限,代价较高,一般采用后一种方法。
(3)远距离输电过程:输电导线损耗的电功率:P损=(P/U)2R线,因此,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。
(4)解有关远距离输电问题时,公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求出,且易把U线和U总相混淆而造成错误。
20xx年高考物理考试考点:交变电流xx为大家带来过了,平常备考物理的过程中需要大家掌握好考试考点,这样才能在考试中取得好成绩。
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交变电流
古人云,工欲善其事,必先利其器。教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以让学生更好的消化课堂内容,有效的提高课堂的教学效率。那么,你知道教案要怎么写呢?下面是小编帮大家编辑的《交变电流》,相信能对大家有所帮助。
课题交变电流课型
【学习目标】
1.知道为什么电感对交变电流有阻碍作用.
2.知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关.
3.知道交变电流能通过电容,知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.
4.知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小,知道容抗与哪些因素有关.
【学习重难点】
1、重点:电感和电容对交变电流的影响
2、难点:电感和电容对交变电流的影响
【自主学习】
新课
一、感抗
1.定义:对电流阻碍作用的大小,用感抗表示.
2.感抗的成因:因为交变电流的随时间周期性变化,这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势,自感电动势总是阻碍的变化,故线圈对交变电流有阻碍作用,这就是感抗.
3.决定因素:感抗的实质就是由线圈的自感现象引起的,线圈的自感系数L越,自感作用就越大,因而感抗也就越大;交流的频率f越,电流的变化率就越大,自感作用也越大,感抗也就越大.*实际上进一步研究可得出线圈的感抗XL与它的自感系数L及交变电流的频率f间有如下的关系:
XL=2πfL
说明:通常所讲的直流,常指恒定电流.恒定电流流过电感线圈,电流没有变化,因而就不产生自感现象.因此,电感线圈对恒定电流而言无所谓感抗.
二、低频扼流圈和高频扼流圈
1.低频扼流圈:自感系数的线圈(约几十亨),线圈电阻较,对直流的阻碍作用较小,这种线圈可以“通,阻”。
2.高频扼流圈:自感系数较小的线圈(约几个毫亨),对低频交变电流的阻碍作用较而对高频交变电流的阻碍作用很,可以用来“通,阻”。
三、交变电流能够“通过”电容器.
(1)电流实际上并没有通过电容器,也就是说,自由电荷定向移动,不会从一个极板经极板间的电介质到达另一个极板.
(2)电容器“通交流”,只不过是在交变电压的作用下,当电源电压升高时,电容器,电荷向电容器的极板上集聚,形成;当电源电压降低时,电容器,电荷从电容器的极板上放出,形成.电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为交流“通过”了电容器.
四、容抗
1.定义:对交流的阻碍作用的大小,用容抗来表示.
2.成因:电容器接入交流电路中后,极板上的电荷形成了二极板间的电压,这电压和电源电压相反,从而产生了对交变电流的阻碍作用,即形成了容抗.
3.决定因素:交流电路中的容抗和交变电流的频率、电容器的电容成反比.容抗与交变电流的频率和电容的关系为XC=,即交流电的频率越大,电容越,电容器对交变电流的阻碍作用越小,容抗越.
说明:电容不仅存在于成形的电容器中,也存在于电路的导线、元件及机壳间.当交流电频率很高时,电容的影响会很大.
五、电感和电容在电路中的作用
1.电感的作用是:“通、阻、通、阻”.
2.电容的作用是:“通、直流、通、阻”.
【疑难辨析】
电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区别与联系
电阻电感器电容器
产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用
在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流如交流有阻碍作用不能通直流,只能通变化的电流.对直流的阻碍作用无限大,对交流的阻碍作用随频率的降低而增大
决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定,与温度有关由导体本身的自感系数和交流的频率f决定由电容的大小和交流的频率决定
电能的转化与做功电流通过电阻做功,电能转化为内能电能和磁场能往复转化电流的能与电场能往复转化
【问题思考】
为什么交变电流能够通过电容器?
电容器的两级板之间是绝缘的,不论是恒定电流还是交变电流,自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体(电介质)。通常所说的交变电流“通过”电容器,并非有自由电荷穿过了电容器,而是在交流电源的作用下,当电压升高时,电容器充电,电容器极板上的电荷量增多,形成充电电流,当电压降低时,电容器放电,电容器极板上的电荷量减少,形成放电电流,由于电容器反复不断地充电和放电,使电路中有持续的交变电流,表现为交变电流“通过”了电容器。
【例题解析】
【例1】一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图所示.一块铁插进线圈之后,该灯将:()
A.变亮B.变暗
C.对灯没影响D.无法判断
【解析】线圈和灯泡是串联的,当铁插进线圈后,电感线圈的自感系数增大,所以电感器对交变电流阻碍作用增大,因此电路中的电流变小,则灯变暗。【答案】B
【说明】早期人们正是用改变插入线圈中铁芯长度的方法来控制舞台灯光的亮暗的。
【例2】如图4所示,接在交流电源上的电灯泡正常发光,以下说法正确的是
A.把电介质插入电容器,灯泡变亮
B.增大电容器两极板间的距离,灯泡变亮
C.减小电容器两极板间的正对面积
高考物理考试考点:磁场学
20xx年高考物理考试考点:磁场学
物理是高考考试中能够拉开分数的学科,要想取得好的物理成绩必须重视物理考试考点的掌握,下面xx为大家带来20xx年高考物理考试考点:磁场,希望对大家提高物理知识水平有所帮助。
1.磁场
(1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质。永磁体和电流都能在空间产生磁场。变化的电场也能产生磁场。
(2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
(3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用。
(4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。
(5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向。
2.磁感线
(1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线。
(2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交。
(3)几种典型磁场的磁感线的分布:
①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱。
②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀强磁场,管外是非匀强磁场。
③环形电流的磁场:两侧是N极和S极,离圆环中心越远,磁场越弱。
④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同。匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线。
3.磁感应强度
(1)定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量,在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,定义式B=F/IL。单位T,1T=1N/(A·m)。
(2)磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向。
(3)磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的,与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关,与电流受到的力也无关,即使不放入载流导体,它的磁感应强度也照样存在,因此不能说B与F成正比,或B与IL成反比。
(4)磁感应强度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四边形定则,注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向,并不是在该处的电流的受力方向。
4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似,其主要特点有三个:
(1)地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近。
(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极,而竖直分量(By)则南北相反,在南半球垂直地面向上,在北半球垂直地面向下。
(3)在赤道平面上,距离地球表面相等的各点,磁感强度相等,且方向水平向北。
5★.安培力
(1)安培力大小F=BIL。式中F、B、I要两两垂直,L是有效长度。若载流导体是弯曲导线,且导线所在平面与磁感强度方向垂直,则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度。
(2)安培力的方向由左手定则判定。
(3)安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零。
6.★洛伦兹力
(1)洛伦兹力的大小f=qvB,条件:v⊥B。当v∥B时,f=0。
(2)洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功。
(3)洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质,安培力是洛伦兹力的宏观表现。所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定。
(4)在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用。
7.★★★带电粒子在磁场中的运动规律
在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下(电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计),
(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反),带电粒子以入射速度v做匀速直线运动。
(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直,带电粒子在垂直于磁感线的平面内,以入射速率v做匀速圆周运动。①轨道半径公式:r=mv/qB②周期公式:T=2πm/qB
8.带电粒子在复合场中运动
(1)带电粒子在复合场中做直线运动
①带电粒子所受合外力为零时,做匀速直线运动,处理这类问题,应根据受力平衡列方程求解。
②带电粒子所受合外力恒定,且与初速度在一条直线上,粒子将作匀变速直线运动,处理这类问题,根据洛伦兹力不做功的特点,选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解。
(2)带电粒子在复合场中做曲线运动
①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。处理这类问题,往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解。
②当带电粒子所受的合外力是变力,与初速度方向不在同一直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,一般处理这类问题,选用动能定理或能量守恒列方程求解。
③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变,往往出现临界问题,这时应以题目中“最大”、“最高”“至少”等词语为突破口,挖掘隐含条件,根据临界条件列出辅助方程,再与其他方程联立求解。
20xx年高考物理考试考点:磁场xx为大家带来过了,平常备考物理的过程中需要大家掌握好考试考点,这样才能在考试中取得好成绩。
高考物理知识点汇总:交变电流
经验告诉我们,成功是留给有准备的人。高中教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,使高中教师有一个简单易懂的教学思路。高中教案的内容要写些什么更好呢?以下是小编收集整理的“高考物理知识点汇总:交变电流”,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。
高考物理知识点汇总:交变电流
1.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。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电----(1)函数式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcosωt。。
(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量
(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。
①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
(4)周期和频率----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内,交流电的方向变化两次。
频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率:ω=2π/T=2πf。
4.电感、电容对交变电流的影响
(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
5.变压器-(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。
(2)★理想变压器的关系式:
①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。
②功率关系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。
(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。
6.电能的输送-----(1)关键:减少输电线上电能的损失:P耗=I2R线
(2)方法:①减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积。②提高输电电压,减小输电电流。前一方法的作用十分有限,代价较高,一般采用后一种方法。
(3)远距离输电过程:输电导线损耗的电功率:P损=(P/U)2R线,因此,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。
(4)解有关远距离输电问题时,公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求出,且易把U线和U总相混淆而造成错误。
1.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。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电----(1)函数式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcosωt。。
(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量
(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。
①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
(4)周期和频率----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内,交流电的方向变化两次。
频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率:ω=2π/T=2πf。
4.电感、电容对交变电流的影响
(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
5.变压器-(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。
(2)★理想变压器的关系式:
①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。
②功率关系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。
(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。
6.电能的输送-----(1)关键:减少输电线上电能的损失:P耗=I2R线
(2)方法:①减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积。②提高输电电压,减小输电电流。前一方法的作用十分有限,代价较高,一般采用后一种方法。
(3)远距离输电过程:输电导线损耗的电功率:P损=(P/U)2R线,因此,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。
(4)解有关远距离输电问题时,公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求出,且易把U线和U总相混淆而造成错误。
高考物理考点重点交变电流复习
第十章交变电流
本专题是电磁感应内容的继续,当然也有它自身的特点,如交变电流的有效值、变压器内容,前几年的高考中,对产生正弦交流电的原理、正弦交流电的圈象、最大值与有效值、变压器方面考得较多,并且都是选择题.对于变压器的要求进一步加强,近年高考中计算题中就考到了变压器,随着高考突出应用、理论联系实际,预测今后在变压器、远距离输电方面还会加强。
复习本章知识应重点抓好下列三个方面:
1、要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值,瞬时值随时间做周期性变化规律。
2、理想变压器的有关间题,要掌握理想变压器的输入功率与输出功率一定相等,输出功率改变时输入功率也一定改变.变压器的变压原理是电磁感应,对正弦交流电,当输入电流过最大值时,输出电流为零。
3、电能的输送问题是与生产生活密切相关的问题,该内容的掌握要抓住“输送一定的电功率”这一前提,即P=I送U送是定值。掌握这部分内容须理解送电电路图,要注意电线电阻上的电压不是升压变压器的输出电压,也不是降压变压器的输入电压或用户得到电压,在计算中要特别注意.
第一课时交变电流的产生及描述
【教学要求】
1.知道交变电流,能用函数表达式和图像描述交变电流;
2.了解表征交变电流的物理量;
3.了解电容器和电感器对交变电流的作用。
【知识再现】
一、交变电流的产生:
闭合矩形线圈在磁场中绕垂直于场强方向的轴转动产生的电流随时间作周期性变化,称交变电流.当闭合线圈由中性面位置(图中O1O2位置)开始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随时间而变的函数是正弦函数:,其中
这就是正弦交变电流。
二、交变电流的变化规律
1、从线圈转至中性面开始计时,
若从转至平行磁感线开始计时,
2、最大值:;Em与转轴的所在位置及线圈形状无关。
3、线圈转至中性面时,电流方向发生,线圈转动一周,电流方向改变两次。
三.表征正弦交变电流的物理量.
1、交变电流的最大值:Em=nBSω
2、交变电流的有效值:交变电流的有效值是根据电流的规定的.
3、交变电流的周期和频率
①周期T:交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间.
②频率f:交变电流在1s内完成变化的次数。
知识点一什么是交流电
交流电是大小和方向随时间作周期性变化的电流。
【应用1】下列图示的电流属于交流电的有哪些?
导示:根据交流电的定义可以知道,图C的电流大小和方向随时间作周期性变化,所以是交流电,其他ABD为直流电。
知识点二正弦交流电的产生
【应用2】面积为S的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图甲、乙所示的磁场中。甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴作匀速转动,乙图中的磁场的变化规律为B=B0cost,从图示时刻起计时,则()
A.两线圈中磁通量变化规律均为φ=B0Scost
B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C.两线圈中产生的交流电流的有效值不同
D.从此刻起,T/4时间内流过线圈截面的电量相同
导示:选择AD。图中介绍了产生交流电的两种方式,一种是线圈在磁场中转动(动生),另一种是通过线圈的磁场在变化(感生)。对甲图,线圈从中性面开始计时,磁通量随时间成全余弦规律变化;对乙图磁通量ф=BS=B0Scost。所以两种情况下产生的交流电是相同的。
知识点三表征交流电强弱的物理量
1、交变电流的最大值(Im和Um);它是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值,可以用来表示交变电流的电流强弱或电压高低。电容器的耐压值是交流的最大值。
2、交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
正弦式交变电流的有效值与其相应的最大值间的关系为:
注意:通常所说的交变电流的电流、电压;交流电表的读数;交流电器的额定电压、额定电流、保险丝的熔断电流等都是指有效值。求解交流电产生的热量问题时,必须用有效值。
3、交变电流瞬时值是指某一时刻的电流值,是时间的函数,不同时刻,瞬时值不同。
4、交变电流平均值:E=n△ф/△t。若计算通过电路某一截面的电量,需用电流的平均值。
【应用3】(07年1月北京市崇文区期末统一练习3.)如图甲所示电路,电阻R的阻值为50Ω,在ab间加上图乙所示的正弦交流电,则下面说法中错误的是()
A.交流电压的有效值为100V
B.电流表示数为2A
C.产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s
D.如果产生该交流电的线圈转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍
导示:选择:C。根据图乙可以知道,电压的最大值为:Em=100V,则有效值为E=Em/=100V,A正确;交流电流表的读数为有效值I=E/R=2A,B正确;由图知交流电的周期T=0.02s,则角速度
ω=2π/T=100πrad/s,故C错;如果产生该交流电的线圈转速提高一倍,交流电压的最大值(Em=NBSω)也提高一倍,故电流表的示数也增大一倍,D正确。
类型一求交流电的有效值
【例1】多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇.过去是用变压器来实现上述调节的,缺点是成本高,体积大,效率低,且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速.现在的调光台灯、调整电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的.如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每一个半周期中,前面的1/4被截去,从而改变了电灯上的电压,那么现在电灯上的电压为()
A.UmB、C、D、
导示:选择C。根据交流电的定义式可以得:
,所以电灯上的电压U=。
类型二交流电的图象有应用
【例2】2007年理综宁夏卷17、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为
u=100sin(25t)V
B.该交流电的频率为25Hz
C.该交流电的电压的有效值为100
D.若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50W
导示:选择BD。从图象可以直接读出交流电压的峰值是100V,周期T=4×10-2s。因此交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(50πt)V,A错;频率f=1/T=25Hz,B正确;交流电的电压的有效值为U=100/=50,C错;功率P=U2/R=50W,D正确。
类型三电感器和电容器对交流电的影响
电感对交变电流有阻碍作用。交变电流通过电感线圈时,线圈中产生自感电动势,阻碍电流的变化,形成了对电流的阻碍作用,这种阻碍作用叫感抗。实验表明:线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,线圈的感抗越大,所以,电感线圈在交流电路中有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的特性。
电容对交变电流也有阻碍作用。电容器接到交流电路中后,交替产生充电和放电,使电路中有交变电流,似乎电流“通过”了电容器,由于电荷在电路中定向移动受到电容器极板上积聚电荷的反抗,因此产生对交变电流的阻碍作用,这种阻碍作用叫容抗。实验表明:电容越大,交变电流的频率越高,线圈的容抗越小。所以,电容在交流电路中有“通交流、隔直流”“通高频、阻低频”的特性。
【例3】(07年广东省汕尾市调研测试3、)如图所示电路中,如果交流电的电压不变而频率降低,则三盏电灯的亮度变化情况是()
A、三盏电灯的亮度都不变;
B、L1的亮度变亮,L2的亮度变暗,L3的亮度不变;
C、L2的亮度变亮,L1的亮度变暗,L3的亮度不变;
D、L1的亮度变亮,L3的亮度变暗,L2的亮度不变。
导示:选择B。如果交流电的电压不变而频率降低,则L的感抗变小,C的容抗变大,L1变亮、L2变暗;而L3亮度不变。
1.(2007理综北京卷17.)电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上开关S后,通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则()
A.通过R1的电流有效值是1.2A
B.R1两端的电压有效值是6V
C.通过R2的电流最大值是1.2A
D.R2两端的电压最大值是6V
2.(盐城市2007—2008学年度第一次调研考试.1)一根电阻丝接入100V的恒定电流电路中,在lmin内产生的热量为Q,同样的电阻丝接入正弦交变电流的电路中,在2min内产生的热量也为Q,则该交流电压的峰值是()
A、141.4VB、100V
C、70.7VD、50V
3.07学年南京市期末质量调研5.两个相同的L1和L2,接到如图所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当、处接电压最大值Um、频率为的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是()
A.最大值仍为Um,而频率大于
B.最大值仍为Um,而频率小于
C.最大值大于Um,而频率仍为
D.最大值小于Um,而频率仍为
答案:1、B2、B3、A

