高考物理-交流电复习全攻略(完整知识点+最新真题)
16页1、高中物理-交流电交流电复习方略及真题考纲定位 高考命题点考纲要求高考真题1.交变电流、正弦式交变电流及描述通过实验,认识交变电流能用公式和图象描述正弦交变电流见2022年高考真题练习2.变压器及远距离输电通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系知道远距离输电时通常采用高压输电的原因3.发电机和电动机了解发电机和电动机工作过程中的能量转化认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用知识重现一、正弦式交变电流的产生及变化规律1交变电流的产生(1)交变电流:电流的大小和方向都做周期性的变化,这种电流叫交变电流,简称交流电下图为几种交流电的电流随时间变化的图象(2)产生原理:将闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动,线圈中将产生按正弦规律变化的交流电注意:正弦式交流电的变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关(3)交流电产生过程中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点BSBSBS,最大0,最小en0,最小ennBS,最大感应电流为零,方向改变感应电流最大,方向不变2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律物理量函数表达式图象
2、磁通量mcostBScost注意:与线圈匝数无关电动势eEmsintnBSsint电压uUmsintsin t电流iImsintsin t二、描述交变电流的物理量1瞬时值、最大值和有效值(1)瞬时值:交流电在任一时刻的值叫瞬时值(2)最大值:瞬时值中最大的值叫最大值,又称峰值(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的让交流电与恒定电流通过大小相同的电阻,如果在交流电的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流是I、电压是U,我们就把I、U称为这个交流电的有效值2交变电流“四值”的区别与联系正弦式交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值以电动势为例:最大值用Em表示,有效值用E表示,瞬时值用e表示,平均值用表示,它们之间的关系如下表所示物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsintiImsint计算线圈某时刻的受力最大值最大的瞬时值EmnBSIm确定用电器的耐压值,如电容器、晶体管等的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值对正弦式交流电:E,U,I计算与电流热效应相关的量,如功、功率、热量等;交流电表的测量值;电气设备所标注
3、的额定电压、额定电流;保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴围成面积与时间的比值n计算通过电路某一截面的电荷量:qt3.周期和频率(1)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(2)频率f:交流电在1 s内完成周期性变化的次数角频率:2f,单位为弧度/秒三、电感、电容对交流电的阻碍作用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,阻低频四、理想变压器1理想变压器的构造和原理变压器由铁芯、原线圈、副线圈组成,如图所示当原线圈中通入交流电时,由于互感作用,变压器原、副线圈中磁通量变化率相同,由法拉第电磁感应定律有En,则.由于理想变压器忽略铜损和铁损,则EU,P1P2,故而得出,.2.理想变压器原、副线圈基本量的关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比,即,与副线圈的个数无关电流关系只有一个副线圈时:;有多个副线圈时:由P入P出得U1I1U2I2U3I3UnIn或I1n1I2n2I3n3Innn频率关系f1f2,变压器不改变交流电的频率3.理想变压器的制约关系(1)
4、电压:原决定副根据变压器的原理可知,输入电压U1决定输出电压U2,U2U1.当U1不变时,不论负载电阻R变化与否,U2都不会改变(2)电流:副决定原输出电流I2决定输入电流I1.当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大因此,在使用变压器时不能使变压器副线圈短路(3)功率:副决定原输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输出功率与输入功率相等,即P2P1.在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则P2I2U2减小,P1也将相应减小;当R减小时,I2增大,P2I2U2增大,则P1也将增大4常见变压器(1)自耦变压器(如家用调压变压器)铁芯上只有一个线圈,可升压,也可降压,如图甲、乙所示(2)电压、电流互感器原理:如图所示用途:测高电压和强电流五、远距离输电1采用高压输电的原因输电线上损耗的功率:P损I线UIR线R线当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的.2远距离输电相关的问题(1)输电电路图(2)基本关系电流关系:n1I1n2I2,n3I3n4I4,I2I3.电压关系:,U2U3
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