高中電流的教案

5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）。

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(zhǔn)備，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來，有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？下面是小編為大家整理的“5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）”，歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）

1．大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做__________，方向不隨時間變化的電流稱為______，大小和方向都不隨時間變化的電流稱為__________．
2．線圈在______磁場中繞____________的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電流，此交變電流按正弦規(guī)律變化叫做________________電流，其電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝__________，其中Em＝________.
3．下列各圖中，哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電()
4．下圖所示的4種電流隨時間變化的圖中，屬于交變電流的有()
5．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是()
A．在中性面時，通過線圈的磁通量最大
B．在中性面時，感應(yīng)電動勢最大
C．穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零
D．穿過線圈的磁通量為零時，磁通量的變化率也為零
【概念規(guī)律練】
知識點一交變電流的產(chǎn)生
1．如圖1所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是()
圖1
A．線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動兩次
B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流
C．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b
D．線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零
2．處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖2所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是()
知識點二交變電流的變化規(guī)律
3．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2V，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達(dá)式為e＝________V，電動勢的峰值為________V，從中性面起經(jīng)148s，交流電動勢的大小為________V.
4．有一個10匝正方形線框，邊長為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖3所示，垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T．問：
圖3
(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？
(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大？
(3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式．
【方法技巧練】
一、瞬時值、平均值的計算方法
5．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為10πr/min，在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為π3時，感應(yīng)電動勢為多少？

6．如圖4所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢．
圖4

二、交變電流圖象的應(yīng)用
7．矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動．線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖5所示．下面說法中正確的是()
圖5
A．t1時刻通過線圈的磁通量為零
B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大
C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大
D．每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大
8．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖6所示，則下列說法中，正確的是()
圖6
A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直
B．t＝0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大
C．t＝0.02s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢
D．t＝0.03s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電流
參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．交變電流直流恒定電流
2．勻強(qiáng)垂直于磁感線正弦式交變EmsinωtnBSω
3．BCD[A中線圈中的磁通量始終是零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B、C、D中都是線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，故能產(chǎn)生交流電，則B、C、D正確．]
4．CD[恒定電流是強(qiáng)弱和方向都不隨時間改變，交變電流是強(qiáng)弱和方向都隨時間改變，正弦式交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流，圖象中數(shù)值的正、負(fù)表示電流方向．A選項中電流數(shù)值總為正，表示電流方向不變，是恒定電流．B選項中圖象雖為正弦，但由于電流總是正值，表示電流方向不變，電流大小隨時間變化，也是恒定電流．C、D選項中電流強(qiáng)度和方向都隨時間做周期性變化，是交變電流．因此，是交變電流的只有C和D，是正弦式交變電流的只有D.]
5．A[中性面和磁場垂直，磁通量最大，磁通量的變化率為零．]
課堂探究練
1．C[線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次，故A錯；線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b，故C對；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動勢最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈平面與磁場方向平行時，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，B、D錯誤。]
點評①線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面．線圈平面經(jīng)過中性面時，電流方向就發(fā)生改變．線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次．
②線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零(即各邊都不切割)，所以感應(yīng)電動勢為零．
2．C[線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電．對于圖示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同．所以C對．]
點評線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電．其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸勻速轉(zhuǎn)動”，只要求此軸垂直于磁場方向，沒有其他限制條件．
3．2sin8πt21
解析當(dāng)線圈平面與磁場平行時(S//B)，感應(yīng)電動勢最大，即Em＝2V，ω＝2πn＝2π×24060＝8πrad/s，則從中性面開始計時，瞬時值表達(dá)式：e＝Emsinωt＝2sin8πtV，當(dāng)t＝148s時，e＝2sin(8π×148)V＝1V.
點評當(dāng)閉合線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，且從中性面開始計時時產(chǎn)生正弦式交流電電動勢的表達(dá)式e＝Emsinωt，Em為最大值即當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時的瞬時值，ω為轉(zhuǎn)動角速度．
4．(1)6.28V6.28A(2)5.44V
(3)e＝6.28sin10πtV
解析(1)交變電流電動勢最大值為
Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，
電流的最大值為
Im＝Em/R＝6.281A＝6.28A.
(2)線框轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢e＝Emsin60°＝5.44V.
(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達(dá)式為
e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.
點評①電動勢最大值Em＝nBSω.
②當(dāng)計時起點為中性面位置時表達(dá)式為e＝Emsinωt
當(dāng)計時起點為線圈平面與磁場方向平行時，表達(dá)式為e＝Emcosωt.
5．1V32V
解析由題意知：Φm＝0.03Wb
ω＝2πn＝2π×10π×160rad/s＝13rad/s.
線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大，故
Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03×13V＝1V
瞬時值表達(dá)式e＝Emsinωt＝sint3V
當(dāng)θ＝ωt＝π3時，e＝sinπ3V＝32V.
方法總結(jié)①要記住兩個特殊位置感應(yīng)電動勢的瞬時值，即中性面位置e＝0；線圈平面與磁感線平行的位置e＝Em＝nBSω.
②確定線圈從哪個位置開始計時的，從而確定電動勢的瞬時值表達(dá)式是正弦形式還是余弦形式．
6.2πnBSω
解析由楞次定律可判斷線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E≠0.磁通量是沒有方向的標(biāo)量，但卻有正負(fù)．如果我們規(guī)定磁感線從線圈的一側(cè)穿入另一側(cè)，穿出磁通量為正，那么從另一側(cè)穿入這一側(cè)穿出時，磁通量就為負(fù)了．設(shè)線圈轉(zhuǎn)過180°時，穿過它的磁通量Φ′＝BS，那么圖示位置時穿過它的磁通量Φ＝－BS.由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝nΔΦΔt＝nΦ′－Φ12T＝nBS－－BS12×2πω＝2πnBSω.
方法總結(jié)平均感應(yīng)電動勢不等于始、末兩瞬時電動勢值的平均值，必須用法拉第電磁感應(yīng)定律計算即E＝nΔΦΔt.
7．D[t1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向，所以D正確．]
方法總結(jié)當(dāng)感應(yīng)電動勢最大時，磁通量的變化率最大，磁通量卻最小．
8．ABCD[由題意可知Φ＝Φmsinωt時，其感應(yīng)電動勢應(yīng)為e＝Emcosωt，當(dāng)t＝0時，Φ＝0，線圈平面與中性面垂直，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大，線圈中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，此類時刻還有0.01s，0.02s，0.03s，……所以答案為A、B、C、D.]
方法總結(jié)由E＝ΔΦΔt可知，交變電流的電動勢隨線圈的磁通量的變化而變化，即由Φ的變化可推知感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律(當(dāng)Φ＝Φmsinωt時e＝Emcosωt，當(dāng)Φ＝Φmcosωt時，e＝Emsinωt)．

延伸閱讀

交變電流導(dǎo)學(xué)案

選修3-2第五章第1節(jié)交變電流導(dǎo)學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1、知道交變電流產(chǎn)生的原理
2、知道交變電流的變化規(guī)律及物理量間的關(guān)系
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、交變電流
________和________隨時間做_________變化的電流叫做交變電流，簡稱交流（）
________不隨時間變化的電流稱為直流（）
大小和方向都不隨時間變化的電流叫做_________電流
2、交變電流的產(chǎn)生
（1）過程分析

特殊位置甲乙丙丁戊
B與S的關(guān)系
磁通量Φ的大小
4個過程中Φ的變化
電流方向
磁通量Φ的變化率

（2）中性面：_______________________________
磁通量___________
磁通量的變化率____________
感應(yīng)電動勢e＝________，_______感應(yīng)電流
感應(yīng)電流方向________，線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變______次

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、理解交變電流的產(chǎn)生原理及變化規(guī)律；
2、理解描述交變電流幾個物理量以及它們之間的關(guān)系；
學(xué)習(xí)重難點：交變電流的產(chǎn)生原理、變化規(guī)律及物理量間的關(guān)系
二、學(xué)習(xí)過程
1、為什么矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線框里能產(chǎn)生交變電流？

2、交變電流的產(chǎn)生過程中的兩個特殊位置及特點是什么？
(1)中性面：與勻強(qiáng)磁場磁感線垂直的平面叫中性面.線圈平面處于跟中性面重合的位置時；
(a)線圈各邊都不切割磁感線，即感應(yīng)電流等于零；
(b)磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零.
(c)交變電流的方向在中性面的兩側(cè)是相反的.
(2)線圈平面處于跟中性面垂直的位置時，線圈平面平行于磁感線，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均最大，電流方向不變.

3、交變電流的變化規(guī)律：

如圖5－1－1所示為矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的四個過程：
當(dāng)以線圈通過中性面對為計時起點時，交變電流的函數(shù)表達(dá)式：e=Emsinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Imsinωt，其中Im=Em/R。
當(dāng)以線圈通過中性面對為計時起點時，交變電流的函數(shù)表達(dá)式：e=Emsinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Imsinωt，其中Im=Em/R。
圖5－1－2所示為以線圈通過中性面時為計時起點的交變電流的e－t和i-t圖象：

三、反思總結(jié)
1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動（繞與磁場垂直的軸）時，線圈中產(chǎn)生正弦交變電流，從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為：
e=NBSωsinωt=Emsinωt
e—ωt圖線是一條正弦曲線.
2.中性面特點：Φ最大，而e=0.
四、當(dāng)堂檢測
1、交流發(fā)電機(jī)在工作時電動勢為e=Emsinωt，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍面積減少一半，其它條件不變，則電動勢為（）
A、e=Emsin（ωt/2）B、e=2Emsin（ωt/2）
C、e=Emsin2ωtD、e=Em/2sin2ωt
答案：C
2、如圖是一個正弦交變電流的i—t圖象，根據(jù)這一圖象，該交流電的瞬時值表達(dá)式為-----------A

答案：i=5sin(5πt)
課后練習(xí)與提高

1、如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈所圍面積的磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是（）
A、t1時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大；
B、t2時刻導(dǎo)線ad的速度方向跟磁感線垂直；
C、t3時刻線圈平面與中性面重合；
D、t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流方向相同
答案：BC
2、如圖所示，一交流發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)N=100，線圈電阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，
電阻R=311Ω，當(dāng)線圈以n=300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，求：
⑴感應(yīng)電動勢的最大值；
⑵t=0時刻，線圈在圖示位置，寫出此交變電流電動勢的瞬時值表達(dá)式；
⑶此電壓表的示數(shù)是多少？

答案：(1)100πV(2)e=100πcos(10πt)V(3)U=220V

11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時能夠胸有成竹，教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來，使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。那么如何寫好我們的教案呢？下面是小編精心為您整理的“11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）”，相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。

11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）

1．交變電流完成一次周期性變化的______稱為交變電流的周期．交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的______叫做它的頻率，周期和頻率互為__________即________或________．
2．讓交流與恒定電流分別通過______的電阻，如果在交流的一個______內(nèi)它們產(chǎn)生的______相等，這個恒定電流I、電壓U就叫做交流的電流、電壓的有效值．
3．正弦式交變電流的峰值和有效值的關(guān)系為________，____________
4．某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次，則其周期T和頻率f分別為()
A．T＝0.01sB．T＝0.02s
C．f＝100HzD．f＝50Hz
5．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖1所示，則()
圖1
A．交變電流的頻率是4πHz
B．當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直
C．當(dāng)t＝πs時，e有最大值
D．交流電的周期是2πs
6．如圖2是一個正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是()
圖2
A．周期是0.2s，電流的峰值是10A
B．周期是0.15s，電流的峰值是10A
C．頻率是5Hz，電流的有效值是10A
D．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7.07A
【概念規(guī)律練】
知識點一交變電流的周期和頻率
1．某交變電壓隨時間的變化規(guī)律如圖3所示，則此交變電流的頻率為________Hz.線圈轉(zhuǎn)動的角速度是________rad/s.若將此電壓加在10μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于________V.
圖3
2．我國照明電壓的瞬時值表達(dá)式為e＝2202sin100πtV，它的周期是________，頻率是________，在1s內(nèi)電流的方向改變________次，電壓最大值為________．
知識點二交變電流的峰值和有效值
3．關(guān)于交變電流的感應(yīng)電動勢的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是()
A．任何形式的交變電流都具有U＝Um/2的關(guān)系
B．只有正(余)弦交變電流才具有U＝Um2的關(guān)系
C．照明電壓220V、動力電壓380V指的都是最大值
D．交流電壓表和交流電流表測的都是最大值
4．電阻R1、R2與交流電源按照圖4(a)方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖(b)所示．則()
圖4
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.22A
D．R2兩端的電壓最大值是62V
【方法技巧練】
一、有效值的計算方法
5．如圖5所示為一交變電流的圖象，則該交變電流的有效值為多大？
圖5

6．某一交流電的電壓波形如圖6所示，求這一交流電的電壓有效值U.
圖6

二、瞬時值、最大值、有效值與平均值應(yīng)用的技巧
7．如圖7所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：
圖7
(1)通過電阻R的電荷量q.
(2)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.

8．在水平方向的勻強(qiáng)磁場中，有一正方形閉合線圈繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，已知線圈的匝數(shù)為n＝100匝，邊長為20cm，電阻為10Ω，轉(zhuǎn)動頻率f＝50Hz，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T．求：
(1)外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率．
(2)轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30°時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流的大小．
(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30°夾角的過程中，通過線圈橫截面的電荷量．

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．時間次數(shù)倒數(shù)T＝1ff＝1T
2．相同周期熱量
3．I＝Im2U＝Um2
4．BD[由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次，所以其頻率為50Hz，由T＝1f得T＝0.02s．]
5．BD
6．A[由圖象可知T＝0.2s，Im＝10A，故頻率f＝1T＝5Hz，I＝Im2＝52A＝7.07A．A正確，B、C、D錯誤．]
課堂探究練
1．50100π200
解析由圖象可知此正弦交變電壓的峰值Um＝200V，周期T＝0.02s，頻率f＝1T＝50Hz；ω＝2πT＝2π0.02rad/s＝100πrad/s.將該電壓加在電容器上，電容器的耐壓值不應(yīng)小于200V.
點評交變電流完成一次周期性變化所需的時間叫周期；交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率．周期(T)和頻率(f)的關(guān)系為：T＝1f.
2．0.02s50Hz1002202V
解析由電壓的瞬時值表達(dá)式e＝2202sin100πtV可得Um＝2202V，ω＝100πrad/s，所以周期T＝2πω＝0.02s；由公式f＝1T得f＝50Hz；一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1s內(nèi)電流方向改變100次．
點評交變電流在一個周期內(nèi)，電流的方向改變兩次．
3．B[電壓、電流的有效值和峰值之間的2倍關(guān)系是僅限于正(余)弦交變電流而言的，所以A是錯誤的，B是正確的；在交變電流的講述中沒有特別說明情況下的電流和電壓均指有效值，C錯誤；交流電壓表、電流表測的都是有效值，D錯誤．]
點評交變電流的峰值Im或Um是它能達(dá)到的最大數(shù)值．正(余)弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為：I＝Im2，U＝Um2.
4．B[R1與R2串聯(lián)，所以R1與R2中的電流變化情況應(yīng)相同．從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.62A，電流有效值為：I＝Im2＝0.6A，R1兩端的電壓有效值為U1＝IR1＝6V，R2兩端電壓最大值為Um＝ImR2＝0.62×20V＝122V，綜上所述，正確選項為B.]
點評在純電阻電路中，若電源為交流電源，歐姆定律仍然適用，公式I＝UR中I、U同時對應(yīng)有效值(或最大值)．
5.32I0
解析交變電流一個周期T內(nèi)通過電阻R產(chǎn)生的熱量為I022RT/2＋I(xiàn)20RT/2，直流電I通過R一個周期T產(chǎn)生的熱量為I2RT，由有效值的定義知(I02)2RT/2＋I(xiàn)20RT/2＝I2RT
解得I＝32I0
方法總結(jié)只有正弦(或余弦)式交流電的有效值才是最大值的12，對于其他形式的交變電流要緊扣有效值的定義列方程計算有效值，時間一般取一個周期．
6．210V
解析假設(shè)讓一直流電壓U和題圖所示的交流電壓分別通過同一電阻，交流電在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q1＝2U21RT4＋U22RT4＝82RT2＋42RT2.直流電在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝U2RT.由交流電有效值的定義，得Q1＝Q2，即82RT2＋42RT2＝U2RT.解得U＝210V.
方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的(計算時要取一個完整周期的時間)，而不是簡單的對電壓求平均(錯解U＝8＋42V＝6V)．
7．(1)nBSR＋r(2)πωRnBS24R＋r2
解析(1)在此過程中，穿過線圈的磁通量變化ΔΦ＝BS，經(jīng)歷時間Δt＝T4＝π2ω
產(chǎn)生的平均電動勢為E＝nΔΦΔt＝2πnBωS
平均電流為I＝ER＋r＝2nBωSπR＋r
通過R的電荷量q＝IΔt＝nBSR＋r
(2)該過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14，Q＝14I2RT＝14(nBωS/2R＋r)2R2πω＝πωRnBS24R＋r2
方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，而交變電流的平均值是交變電流中各物理量(e，i，u)對時間的平均值，如平均電動勢E＝nΔΦΔt，平均值的大小與Δt的取值有關(guān)．在計算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量、熱功率時，只能用交變電流的有效值，而在計算通過導(dǎo)體的電荷量時，只能用交變電流的平均值．
8．(1)1.97×104W(2)31.4A(3)0.027C
解析(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值
Em＝nBSω＝nBS2πf＝100×0.5×(0.2)2×2×3.14×50V＝628V
感應(yīng)電動勢的有效值為U＝Em2＝3142V.
外界驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率與線圈中交變電流的功率相等，P外＝U2R＝3142210W＝1.97×104W.
(2)線圈轉(zhuǎn)到與中性面成30°角時，感應(yīng)電動勢的瞬時值e＝Emsin30°V＝314V，交變電流的瞬時值i＝eR＝31410A＝31.4A.
(3)在線圈從中性面轉(zhuǎn)過30°角的過程中，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E＝nΔΦΔt，
平均感應(yīng)電流I＝ER＝nΔΦRΔt，通過線圈橫截面的電荷量為q，則q＝IΔt＝nΔΦR＝nBΔSR＝nBl21－cos30°R＝100×0.5×0.22×1－0.86610C≈0.027C
方法總結(jié)正弦交流電的電動勢的最大值Em＝nBSω.有效值U＝Em2，用在計算有關(guān)電流熱效應(yīng)問題中．瞬時值是指在某一時刻或某一位置線圈中的感應(yīng)電動勢，可直接用公式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt由線圈的計時起點決定是正弦形式還是余弦形式．平均值E＝nΔΦΔt用在計算通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的問題中．

交變電流學(xué)案課件練習(xí)

作為杰出的教學(xué)工作者，能夠保證教課的順利開展，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助高中教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？小編為此仔細(xì)地整理了以下內(nèi)容《交變電流學(xué)案課件練習(xí)》，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

交變流電學(xué)案
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1、理解交變電流的產(chǎn)生原理及變化規(guī)律；
2、理解描述交變電流幾個物理量以及它們之間的關(guān)系；
3、理解電感、電容器對交變電流有阻礙作用的原因？
[自主學(xué)習(xí)]
一、交變電流的產(chǎn)生
1、什么是中性面？
2、當(dāng)線圈處于中性面時，穿過線圈的磁通量，感應(yīng)電流為，而當(dāng)線圈垂直于中性面時，穿過線圈的磁通量為，感應(yīng)電流。
3、線圈每轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變次，電流方向改變時，線圈處于什么位置？我國日常生活中使用的交變電流一秒中電流方向改變次。
二、交變電流的描述
1、寫出正弦式交變電流電動勢的最大值、瞬時值、有效值以及平均值表達(dá)式？
2、對于正弦式交變電流其有效值與最大值得關(guān)系是：，是不是對一切交變電流都是如此？

3、在我們經(jīng)常遇到的問題中，那些地方應(yīng)用有效值？那些地方應(yīng)用最大值？那些地方應(yīng)用平均值？

三、電感、電容
1、試分析電感電容器對交變電流有阻礙作用的原因？感抗與容抗與那些因素有關(guān)？有什么關(guān)系？

2、扼流圈分為低頻扼流圈和高頻扼流圈：那低頻扼流圈的作用是：，高頻扼流圈的作用是：。

[典型例題]
例1：一矩形線圈，繞垂直勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖所示，下列說法中正確的是（）
A、t1時刻通過線圈的磁通量為零；
B、t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；
C、t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；
D、每當(dāng)e改變方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大

例2、如圖表示一交變電流的電流隨時間而變化的圖象，
此交變電流的有效值（）
A、52AB、5A
C、3.52AD、3.5A

例3：如圖，矩形線圈面積為s，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO`軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。求：
⑴、寫出線圈在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的電動勢的最大值表達(dá)式；
⑵、如果線圈從圖示位置開始計時，寫出電動勢的瞬時表達(dá)式；
⑶、當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中，電阻R上所產(chǎn)生的熱量；
⑷、當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中，通過電阻R的電荷量。

[針對訓(xùn)練]
1、交流發(fā)電機(jī)在工作時電動勢為e=Emsinωt，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍面積減少一半，其它條件不變，則電動勢為（）
A、e=Emsin（ωt/2）B、e=2Emsin（ωt/2）
C、e=Emsin2ωtD、e=Em/2sin2ωt

2、一電熱器接在10v的電源上，產(chǎn)生的熱功率為P,把它改接到另一正弦交變電路中，要使產(chǎn)生的熱功率為原來的一半，如果忽略電阻值隨溫度的變化，則該交變電流的電壓的最大值為等于（）
A、5vB、14vC、7.1vD、10v

3、如圖是一個正弦交變電流的i—t圖象，根據(jù)這一圖象，該交流電的瞬時值表達(dá)式為
A,它的有效值為A。

4、如圖所示，A、B、C為三個相同的燈泡，a、b、c為與之串聯(lián)的三個元件，E1為直流電源，E2為交流電源。當(dāng)開關(guān)S接“1”時，A、B兩燈均正常發(fā)光，C燈不亮。S接“2”時，A燈仍正常發(fā)光，B燈變暗，C燈正常發(fā)光。由此可知，a元件應(yīng)是b元件應(yīng)是c元件應(yīng)是。

5、一個面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以某一邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與軸垂直，線圈中感應(yīng)電動勢e與時間t的關(guān)系如圖所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，在t=T/12時刻，線圈平面與磁感線的夾角等于。

6、如圖所示，表示一交流電的電流隨時間的變化圖象，
其中電流正值為正弦曲線的正半周，則該交流電的
有效值為多少？

7、如圖所示，一交流發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)N=100，線圈電阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，
電阻R=311Ω，當(dāng)線圈以n=300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，求：
⑴感應(yīng)電動勢的最大值；
⑵t=0時刻，線圈在圖示位置，寫出此交變電流電動勢的瞬時值表達(dá)式；
⑶此電壓表的示數(shù)是多少？

[能力訓(xùn)練]
1、如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈所圍面積的磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是（）
A、t1時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大；
B、t2時刻導(dǎo)線ad的速度方向跟磁感線垂直；
C、t3時刻線圈平面與中性面重合；
D、t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流方向相同

2、已知交變電流i=Imsinωt,線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動了多長時間，其瞬時值等于有效值（）
A、2π/ωB、π/2ωC、π/4ωD、π/2ω

3、如圖，[形金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌上跨接一
金屬棒ab，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，并能在導(dǎo)軌上自由滑動，在導(dǎo)軌左側(cè)與ab平行放置的導(dǎo)線cd中。通有如圖所示的交變電流。規(guī)定電流方向自c向d為正，則ab棒受到向左的安培力的時間是（）
A、0—t1B、t1—t2
C、t2—t3D、t3—t4

4、在如圖所示電路圖中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無窮大，交流電源的電壓u=2202sin100πtV，若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100Hz，下列說法正確的是（）
A、電流表示數(shù)增大B、電壓表示數(shù)增大
C、燈泡變暗D、燈泡變亮

5、如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是（）
A、把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮；
B、增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮；
C、減少電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗；
D、使交變電流頻率減小，燈泡變暗

6、如圖所示，有一閉合的正方形線圈，匝數(shù)N=100，邊長為10cm，線圈總電阻為10Ω，線圈繞OO’軸在B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，每分鐘轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)，則線圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過30度時，感應(yīng)電動勢的值是V。

7、一交流電壓的瞬時值表達(dá)式為U=15sin100πt，將該交流電壓加在一電阻上，產(chǎn)生的電功率為25W，那么這個電阻的阻值Ω。

8、有一交流電壓的變化規(guī)律為U=311sin314t，若將輝光電壓是220V的氖管接上此交流電壓，則在1s內(nèi)氖管發(fā)光的時間為多少？
9、一小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻速磁場中以恒定的角速度
ω繞垂直于磁場方向的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n=100，穿過每
匝的磁通量Φ隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻
r=5.0Ω，外電路電阻R=95Ω。已知感應(yīng)電動勢的最大值
Em=nωΦm。其中Φm為穿過每匝線圈磁通量的最大值。
求串聯(lián)在外電路中的交流電流表（內(nèi)阻不計）的讀數(shù)？
OO`軸以n=10r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，
線圈的匝數(shù)N=100匝，電阻r=1Ω。線圈兩端分別接在兩個固定
于OO`軸上且彼此絕緣的金屬滑環(huán)上，外電路接有R=9Ω的電阻
，并接有一只理想交流電壓表。求：
⑴、電壓表的讀數(shù)；
⑵、若從線圈通過中性面開始計時，轉(zhuǎn)過900過程中，通過電阻R的電荷量；
⑶、在1min內(nèi)，作用在線圈上的外力所做的功是多少？

11．將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是()
A．電路中交變電流的頻率為0.25Hz
B．通過電阻的電流為A
C．電阻消耗的電功率為2.5W
D．用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5V

12．如圖甲所示電路，電阻R的阻值為50Ω，在ab間加上圖乙所示的正弦交流電，則下面說法中錯誤的是（）
A．交流電壓的有效值為100V
B．電流表示數(shù)為2A
C．產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度為3.14rad/s
D．如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍，則電流表的示數(shù)也增大一倍

13．一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知（）
A．該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為u＝100sin(25t)V
B．該交流電的頻率為25Hz
C．該交流電的電壓的有效值為
D．若將該交流電壓加在阻值R＝100Ω的電阻兩端,則電阻消耗的功率時50W
14A．如圖a所示，AB兩端接直流穩(wěn)壓電源，UAB＝100V，R0＝40W，滑動變阻器總電阻R＝20W，當(dāng)滑動片處于變阻器中點時，C、D兩端電壓UCD為V,通過電阻R0的電流為______A。

14B．如圖b所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB＝100V，R0＝40W，當(dāng)滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為V，通過電阻R0的電流有效值為______A。

15．電阻R1、R2與交流電源按照圖1方式連接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上開關(guān)S后，通過電阻R1的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖2所示。則()
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.2A
D．R2兩端的電壓最大值是6V

16．圖a為某型號電熱毯的電路圖，將電熱絲接在u＝156sin120πtV的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，由于P的作用使輸入的正弦交流電僅有半個周期能夠通過，即電壓變?yōu)閳Db所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài)，則此時交流電壓表的讀數(shù)是()
A．156VB．110VC．78VD．55V

17．兩個相同的燈L1和L2，接到如圖所示的電路中，燈L1與電容器串聯(lián)，燈L2與電感線圈串聯(lián)，當(dāng)a、b處接電壓最大值Um、頻率f為的正弦交流電源時，兩燈都發(fā)光，且亮度相同。更換一個新的正弦交流電源后，燈L1的亮度高于燈L2的亮度，新電源的電壓最大值和頻率可能是（）
A．最大值仍為Um，而頻率大于f
B．最大值仍為Um，而頻率小于f
C．最大值大于Um，而頻率仍為f
D．最大值小于Um，而頻率仍為f

18、如圖2所示電路中，如果交流電的電壓不變而頻率降低，則三盞電燈的亮度變化情況是（）
A、三盞電燈的亮度都不變；
B、L1的亮度變亮，L2的亮度變暗，L3的亮度不變；
C、L2的亮度變亮，L1的亮度變暗，L3的亮度不變；
D、L1的亮度變亮，L3的亮度變暗，L2的亮度不變。

19．“二分頻”音箱內(nèi)有高頻、低頻兩個揚(yáng)聲器。音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低兩個頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器。圖為音箱的簡化電路圖，高低頻混合電流由a、b端輸入，L是線圈，C是電容器。則下列判斷中正確的是()
A．甲揚(yáng)聲器是低頻揚(yáng)聲器
B．C的作用是阻礙低頻電流通過乙揚(yáng)聲器
C．L的作用是阻礙低頻電流通過甲揚(yáng)聲器
D．乙揚(yáng)聲器中的電流的最大值一定比甲中的大

20.如圖14-14所示，邊長為L的正方形線圈abcd的匝數(shù)為n，線圈電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)在線圈以O(shè)O′為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求：
⑴閉合電路中電流瞬時值的表達(dá)式
⑵線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量
⑶線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過R的電荷量
⑷電阻R上的最大電壓

21．用單位長度電阻為r0=0.05Ω/m的導(dǎo)線繞制一個n=100匝、邊長a=0.20m的正方形線圈，線圈兩端與阻值R=16Ω的電阻連接構(gòu)成閉合回路，如圖甲所示。線圈處在均勻磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。求：
（1）在0～1.0×10-2s時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量；
（2）1min內(nèi)電流通過電阻R所產(chǎn)生的熱量；
（3）線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值。
交流電學(xué)案答案
自主學(xué)習(xí)：
一、交變電流的產(chǎn)生
1：線圈平面與磁場垂直時的平面叫做中性面
2：最大，零，零，最大。
3：2，中性面，100。
二、交變電流的描述
1：最大值：,
瞬時值：從線圈轉(zhuǎn)至中性面開始計時（從轉(zhuǎn)至平行磁感線開始計時
），
有效值：
平均值：
2：不是
3：有效值：通常所說的交變電流的電流、電壓；交流電表讀數(shù)；交流電器的額定電壓、額定電流，保險絲的電流等都是指有效值，求解交流電產(chǎn)生的熱量問題時用有效值。
最大值：電容器的耐壓值是最大值
平均值：若計算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值
三、電感、電容
1:
2：通直流，阻交流，
通低頻，阻高頻。

典型例題：例1：D例2：B
針對訓(xùn)練：1：C，2：D，，4：a電阻，b電感線圈，c電容
5:ACD，

能力訓(xùn)練：1：BC，2：C，3：AC，4：BC，5：ACD，
7：4.5Ω，8：0.5s，9：，10：；0.01C；，11:C，12：C，13：BD，14：80V、2A，15：BD，16：C，17：A，18：B，19：AB，
20：

5.5電能的輸送學(xué)案（人教版選修3-2）

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé)，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ)，幫助高中教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？為滿足您的需求，小編特地編輯了“5.5電能的輸送學(xué)案（人教版選修3-2）”，希望對您的工作和生活有所幫助。

5.5電能的輸送學(xué)案（人教版選修3-2）
1．輸電線上的功率損失P＝________，降低輸電損耗的兩個途徑為：
____________________，____________________.
2．遠(yuǎn)距離輸電基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用________變壓器______電壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過______變壓器______所需的電壓．
3．下列關(guān)于電能輸送的說法中正確的是()
A．輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)
B．減小輸電導(dǎo)線上功率損失的惟一辦法是采用高壓輸電
C．減小輸電導(dǎo)線上電壓損失的惟一方法是增大輸電線的橫截面積
D．實際輸電時，要綜合考慮各種因素，如輸電功率大小、距離遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等
4．輸電導(dǎo)線的電阻為R，輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電，則兩次輸電線上損失的功率之比為()
A．U1∶U2B．U21∶U22
C．U22∶U21D．U2∶U1
5．如圖1所示為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖．關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是()
圖1
A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失
B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗
C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小
D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
【概念規(guī)律練】
知識點一線路損耗問題
1．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列計算輸電線損耗的式子中，正確的是()
A.U21RB.U1－U22R
C．I2RD．I(U1－U2)
2．某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能．若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R.則下列說法正確的是()
A．輸電線上的電流I＝UR
B．輸電線上的電流I＝P0U
C．輸電線上損失的功率P＝(P0U)2R
D．輸電線上損失的功率P＝U2R
知識點二遠(yuǎn)距離輸電線路中各物理量的關(guān)系
3．一臺發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電．輸電線路總電阻R＝1kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡(220V，60W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()
A．T1原、副線圈電流分別為103A和20A
B．T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220V
C．T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1
D．有6×104盞燈泡(220V,60W)正常發(fā)光
4．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖2所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則()
圖2
A.n2n1n3n4
B.n2n1n3n4
C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率
【方法技巧練】
關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問題的分析方法
5．發(fā)電機(jī)的端電壓220V，輸出電功率44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶，則
(1)畫出全過程的線路示意圖；
(2)求用戶得到的電壓和功率；
(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．

6．在遠(yuǎn)距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則下列關(guān)系式正確的是()
A．P′＝U2SρLB．P′＝P2ρLU2S
C．P用＝P－U2SρLD．P用＝P(1－PρLU2S)
參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．I2r減小輸電導(dǎo)線的電阻減小輸電導(dǎo)線中的電流
2．升壓升高降壓降到
3．AD
4．C[由P＝UI，P損＝I2R可得P損＝P2RU2，所以輸電線上損失的功率與輸送電壓的平方成反比，C項正確．]
5．ABD[導(dǎo)線的橫截面積越大，導(dǎo)線的電阻越小，電能損失就越小，A對；在輸送功率一定的前提下，提高輸送電壓U，由I＝PU知，能減小電流I，從而減小發(fā)熱損耗，B對；若輸送電壓一定，由I＝PU知，輸送的電功率P越大，I越大，發(fā)熱損耗就越多，C錯；高壓輸電時要綜合考慮材料成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等各種因素，不是電壓越高越好，D對．]
課堂探究練
1．BCD[輸電線的損耗P損＝I2R線＝U2線R線＝IU線
其中U線＝U1－U2，故B、C、D正確．]
點評計算功率損失常用公式P損＝I2線R線和P損＝U2線R線，特別在利用P損＝U2線R線時要注意U線是R線上的電壓．
2．BC[輸電線上的電流I線＝P0U＝U線R故A錯誤，B正確；輸電線上的功率損失P＝I2線R＝(P0U)2R＝U2線R，故C正確，D錯誤．]
點評由功率損失P＝(P輸U(kuò)輸)2R線知：當(dāng)輸送功率P輸一定時減少輸電線上功率損失的方法為提高輸電電壓或減小輸電導(dǎo)線的電阻．
3．ABD[輸電線上消耗的功率P線＝I22R＝400kW，則I2＝P線R＝20A，又P1＝U1I1，則I1＝P1U1＝103A，故A正確；T1的變壓比U1U2＝I2I1＝150，又P＝U1I1＝U2I2，得U2＝2×105V，輸電線上損失電壓U線＝I2R＝2×104V，則T2原線圈的輸入電壓U3＝U2－U線＝1.8×105V，又燈泡正常發(fā)光，T2的副線圈的電壓為220V，B正確；T2的變壓比U3U4＝1.8×105220＝900011，C錯誤；根據(jù)U3I2＝60n，解得n＝6×104，D正確．]
點評遠(yuǎn)距離輸電線路圖如下
各物理量有下列關(guān)系
①電壓關(guān)系：U發(fā)＝U1，U1U2＝n1n2，U2＝U3＋U損，U3U4＝n3n4，U4＝U用；
②電流關(guān)系：n1I1＝n2I2，I2＝I線＝I3，n3I3＝n4I4；
③功率關(guān)系：P發(fā)＝P1＝P2，P2＝P3＋P損，P3＝P4＝P用，
P損＝I2R線，P損＝PU22R線，P損＝IU損．
4．AD[由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率．P出－P損＝P入，故D正確.U2U1＝n2n1，U3U4＝n3n4，因為U1＝200VU4＝220V，U2U3＝U2－U線，故n2n1n3n4，選項A正確．]
點評在理解電壓關(guān)系時，可把輸電線路理解為三個閉合回路．如圖
第一個回路發(fā)電機(jī)是電源，升壓變壓器的原線圈是用電器，若輸電線電阻忽略則有U發(fā)＝U1；第二個回路升壓變壓器副線圈是電源，降壓變壓器的原線圈為用電器，則有U2＝U線＋U3；第三個回路降壓變壓器副線圈為電源，用戶為用電器，若輸電線電阻忽略則有U4＝U用．
5．(1)見解析(2)219.6V4.392×104W
(3)180V3.6×104W
解析(1)示意圖如下圖所示
(2)升壓變壓器次級的輸出電壓
U2＝n2n1U1＝101×220V＝2200V
據(jù)升壓變壓器輸出電功率等于輸入電功率知，升壓變壓器次級輸出電流
I2＝PU2＝44×1032200A＝20A
輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為
UR＝I2R＝20×0.2V＝4V
PR＝I22R＝202×0.2W＝80W
加到降壓變壓器初級上的輸入電流和電壓為
I3＝I2＝20A
U3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V
降壓變壓器次級的輸出電壓和電流為
U4＝n4n3U3＝110×2196V＝219.6V
I4＝n3n4I3＝10×20A＝200A
用戶得到的功率為
P4＝I4U4＝200×219.6W＝4.392×104W
(3)若不采用高壓輸電，用220V低壓直接供電時，電路如下圖所示，則輸電電流I＝PU1＝44×103220A＝200A，輸電線路上的電壓損失
UR′＝IR＝200×0.2V＝40V
所以用戶得到的電壓為
U4′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V
用戶得到的功率為P4′＝IU4′＝200×180W＝3.6×104W
方法總結(jié)(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖，并畫出示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上．
(2)分別在“三個回路”以及“兩個變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系．
6．BD[輸電線電阻R＝ρLS，輸電電流I＝PU
故輸電線上損失的電功率為P′＝I2R＝PU2ρLS＝P2ρLU2S
用戶得到的電功率為P用＝P－P′＝P1－PρLU2S.故B、D正確．]
方法總結(jié)在遠(yuǎn)距離輸電問題中，也要時刻注意能量守恒這一線索，即發(fā)電機(jī)的總功率應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和(在不考慮變壓器自身的能量損失的條件下)．