高中物理電流教案
發(fā)表時間:2021-02-18高考物理考試考點(diǎn):交變電流。
20xx年高考物理考試考點(diǎn):交變電流
物理是高考考試中能夠拉開分?jǐn)?shù)的學(xué)科,要想取得好的物理成績必須重視物理考試考點(diǎn)的掌握,下面xx為大家?guī)?0xx年高考物理考試考點(diǎn):交變電流,希望對大家提高物理知識水平有所幫助。
1.交變電流:大小和方向都隨時間作周期性變化的電流,叫做交變電流。按正弦規(guī)律變化的電動勢、電流稱為正弦交流電。
2.正弦交流電----(1)函數(shù)式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時,磁通量最大,電動勢為零,磁通量的變化率為零,線圈平面與中心面垂直時,磁通量為零,電動勢最大,磁通量的變化率最大。
(3)若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時,交變電流的變化規(guī)律為i=Imcosωt。。
(4)圖像:正弦交流電的電動勢e、電流i、和電壓u,其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時值:交流電某一時刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)與線圈的形狀,以及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)哪個位置無關(guān)。在考慮電容器的耐壓值時,則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值。
(3)有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值。
①求電功、電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時,要用有效值計算,有效值與最大值之間的關(guān)系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只適用于正弦交流電,其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算,切不可亂套公式。②在正弦交流電中,各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測量值都指有效值。
(4)周期和頻率----周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時間。在一個周期內(nèi),交流電的方向變化兩次。
頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。角頻率:ω=2π/T=2πf。
4.電感、電容對交變電流的影響
(1)電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻。(2)電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻。
5.變壓器-(1)理想變壓器:工作時無功率損失(即無銅損、鐵損),因此,理想變壓器原副線圈電阻均不計。
(2)★理想變壓器的關(guān)系式:
①電壓關(guān)系:U1/U2=n1/n2(變壓比),即電壓與匝數(shù)成正比。
②功率關(guān)系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③電流關(guān)系:I1/I2=n2/n1(變流比),即對只有一個副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比。
(3)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小,可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大,應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。
6.電能的輸送-----(1)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失:P耗=I2R線
(2)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積。②提高輸電電壓,減小輸電電流。前一方法的作用十分有限,代價較高,一般采用后一種方法。
(3)遠(yuǎn)距離輸電過程:輸電導(dǎo)線損耗的電功率:P損=(P/U)2R線,因此,當(dāng)輸送的電能一定時,輸電電壓增大到原來的n倍,輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
(4)解有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時,公式P損=U線I線或P損=U線2R線不常用,其原因是在一般情況下,U線不易求出,且易把U線和U總相混淆而造成錯誤。
20xx年高考物理考試考點(diǎn):交變電流xx為大家?guī)磉^了,平常備考物理的過程中需要大家掌握好考試考點(diǎn),這樣才能在考試中取得好成績。
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交變電流
古人云,工欲善其事,必先利其器。教師要準(zhǔn)備好教案為之后的教學(xué)做準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么,你知道教案要怎么寫呢?下面是小編幫大家編輯的《交變電流》,相信能對大家有所幫助。
課題交變電流課型
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.知道為什么電感對交變電流有阻礙作用.
2.知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小,知道感抗與哪些因素有關(guān).
3.知道交變電流能通過電容,知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用.
4.知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小,知道容抗與哪些因素有關(guān).
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1、重點(diǎn):電感和電容對交變電流的影響
2、難點(diǎn):電感和電容對交變電流的影響
【自主學(xué)習(xí)】
新課
一、感抗
1.定義:對電流阻礙作用的大小,用感抗表示.
2.感抗的成因:因?yàn)榻蛔冸娏鞯碾S時間周期性變化,這個變化的電流通過線圈時產(chǎn)生一個自感電動勢,自感電動勢總是阻礙的變化,故線圈對交變電流有阻礙作用,這就是感抗.
3.決定因素:感抗的實(shí)質(zhì)就是由線圈的自感現(xiàn)象引起的,線圈的自感系數(shù)L越,自感作用就越大,因而感抗也就越大;交流的頻率f越,電流的變化率就越大,自感作用也越大,感抗也就越大.*實(shí)際上進(jìn)一步研究可得出線圈的感抗XL與它的自感系數(shù)L及交變電流的頻率f間有如下的關(guān)系:
XL=2πfL
說明:通常所講的直流,常指恒定電流.恒定電流流過電感線圈,電流沒有變化,因而就不產(chǎn)生自感現(xiàn)象.因此,電感線圈對恒定電流而言無所謂感抗.
二、低頻扼流圈和高頻扼流圈
1.低頻扼流圈:自感系數(shù)的線圈(約幾十亨),線圈電阻較,對直流的阻礙作用較小,這種線圈可以“通,阻”。
2.高頻扼流圈:自感系數(shù)較小的線圈(約幾個毫亨),對低頻交變電流的阻礙作用較而對高頻交變電流的阻礙作用很,可以用來“通,阻”。
三、交變電流能夠“通過”電容器.
(1)電流實(shí)際上并沒有通過電容器,也就是說,自由電荷定向移動,不會從一個極板經(jīng)極板間的電介質(zhì)到達(dá)另一個極板.
(2)電容器“通交流”,只不過是在交變電壓的作用下,當(dāng)電源電壓升高時,電容器,電荷向電容器的極板上集聚,形成;當(dāng)電源電壓降低時,電容器,電荷從電容器的極板上放出,形成.電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中就有了電流,表現(xiàn)為交流“通過”了電容器.
四、容抗
1.定義:對交流的阻礙作用的大小,用容抗來表示.
2.成因:電容器接入交流電路中后,極板上的電荷形成了二極板間的電壓,這電壓和電源電壓相反,從而產(chǎn)生了對交變電流的阻礙作用,即形成了容抗.
3.決定因素:交流電路中的容抗和交變電流的頻率、電容器的電容成反比.容抗與交變電流的頻率和電容的關(guān)系為XC=,即交流電的頻率越大,電容越,電容器對交變電流的阻礙作用越小,容抗越.
說明:電容不僅存在于成形的電容器中,也存在于電路的導(dǎo)線、元件及機(jī)殼間.當(dāng)交流電頻率很高時,電容的影響會很大.
五、電感和電容在電路中的作用
1.電感的作用是:“通、阻、通、阻”.
2.電容的作用是:“通、直流、通、阻”.
【疑難辨析】
電阻、電感器、電容器對對交變電流阻礙作用的區(qū)別與聯(lián)系
電阻電感器電容器
產(chǎn)生的原因定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用
在電路中的特點(diǎn)對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流如交流有阻礙作用不能通直流,只能通變化的電流.對直流的阻礙作用無限大,對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大
決定因素由導(dǎo)體本身(長短、粗細(xì)、材料)決定,與溫度有關(guān)由導(dǎo)體本身的自感系數(shù)和交流的頻率f決定由電容的大小和交流的頻率決定
電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電流的能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化
【問題思考】
為什么交變電流能夠通過電容器?
電容器的兩級板之間是絕緣的,不論是恒定電流還是交變電流,自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體(電介質(zhì))。通常所說的交變電流“通過”電容器,并非有自由電荷穿過了電容器,而是在交流電源的作用下,當(dāng)電壓升高時,電容器充電,電容器極板上的電荷量增多,形成充電電流,當(dāng)電壓降低時,電容器放電,電容器極板上的電荷量減少,形成放電電流,由于電容器反復(fù)不斷地充電和放電,使電路中有持續(xù)的交變電流,表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器。
【例題解析】
【例1】一個燈泡通過一個粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接,如圖所示.一塊鐵插進(jìn)線圈之后,該燈將:()
A.變亮B.變暗
C.對燈沒影響D.無法判斷
【解析】線圈和燈泡是串聯(lián)的,當(dāng)鐵插進(jìn)線圈后,電感線圈的自感系數(shù)增大,所以電感器對交變電流阻礙作用增大,因此電路中的電流變小,則燈變暗?!敬鸢浮緽
【說明】早期人們正是用改變插入線圈中鐵芯長度的方法來控制舞臺燈光的亮暗的。
【例2】如圖4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.增大電容器兩極板間的距離,燈泡變亮
C.減小電容器兩極板間的正對面積
高考物理考試考點(diǎn):磁場學(xué)
20xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場學(xué)
物理是高考考試中能夠拉開分?jǐn)?shù)的學(xué)科,要想取得好的物理成績必須重視物理考試考點(diǎn)的掌握,下面xx為大家?guī)?0xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場,希望對大家提高物理知識水平有所幫助。
1.磁場
(1)磁場:磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì)。永磁體和電流都能在空間產(chǎn)生磁場。變化的電場也能產(chǎn)生磁場。
(2)磁場的基本特點(diǎn):磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有力的作用。
(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì):一切磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動電荷(或電流)之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。
(4)安培分子電流假說------在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流即分子電流,分子電流使每個物質(zhì)微粒成為微小的磁體。
(5)磁場的方向:規(guī)定在磁場中任一點(diǎn)小磁針N極受力的方向(或者小磁針靜止時N極的指向)就是那一點(diǎn)的磁場方向。
2.磁感線
(1)在磁場中人為地畫出一系列曲線,曲線的切線方向表示該位置的磁場方向,曲線的疏密能定性地表示磁場的弱強(qiáng),這一系列曲線稱為磁感線。
(2)磁鐵外部的磁感線,都從磁鐵N極出來,進(jìn)入S極,在內(nèi)部,由S極到N極,磁感線是閉合曲線;磁感線不相交。
(3)幾種典型磁場的磁感線的分布:
①直線電流的磁場:同心圓、非勻強(qiáng)、距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱。
②通電螺線管的磁場:兩端分別是N極和S極,管內(nèi)可看作勻強(qiáng)磁場,管外是非勻強(qiáng)磁場。
③環(huán)形電流的磁場:兩側(cè)是N極和S極,離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場越弱。
④勻強(qiáng)磁場:磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同。勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線。
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度
(1)定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場強(qiáng)弱的物理量,在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線,受到的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值,叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,定義式B=F/IL。單位T,1T=1N/(A·m)。
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向,即通過該點(diǎn)的磁感線的切線方向。
(3)磁場中某位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向是客觀存在的,與放入的電流強(qiáng)度I的大小、導(dǎo)線的長短L的大小無關(guān),與電流受到的力也無關(guān),即使不放入載流導(dǎo)體,它的磁感應(yīng)強(qiáng)度也照樣存在,因此不能說B與F成正比,或B與IL成反比。
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,遵守矢量分解合成的平行四邊形定則,注意磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場方向,并不是在該處的電流的受力方向。
4.地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似,其主要特點(diǎn)有三個:
(1)地磁場的N極在地球南極附近,S極在地球北極附近。
(2)地磁場B的水平分量(Bx)總是從地球南極指向北極,而豎直分量(By)則南北相反,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,距離地球表面相等的各點(diǎn),磁感強(qiáng)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要兩兩垂直,L是有效長度。若載流導(dǎo)體是彎曲導(dǎo)線,且導(dǎo)線所在平面與磁感強(qiáng)度方向垂直,則L指彎曲導(dǎo)線中始端指向末端的直線長度。
(2)安培力的方向由左手定則判定。
(3)安培力做功與路徑有關(guān),繞閉合回路一周,安培力做的功可以為正,可以為負(fù),也可以為零,而不像重力和電場力那樣做功總為零。
6.★洛倫茲力
(1)洛倫茲力的大小f=qvB,條件:v⊥B。當(dāng)v∥B時,f=0。
(2)洛倫茲力的特性:洛倫茲力始終垂直于v的方向,所以洛倫茲力一定不做功。
(3)洛倫茲力與安培力的關(guān)系:洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì),安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。所以洛倫茲力的方向與安培力的方向一樣也由左手定則判定。
(4)在磁場中靜止的電荷不受洛倫茲力作用。
7.★★★帶電粒子在磁場中的運(yùn)動規(guī)律
在帶電粒子只受洛倫茲力作用的條件下(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子的重力通常忽略不計),
(1)若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反),帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動。
(2)若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直,帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi),以入射速率v做勻速圓周運(yùn)動。①軌道半徑公式:r=mv/qB②周期公式:T=2πm/qB
8.帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動
(1)帶電粒子在復(fù)合場中做直線運(yùn)動
①帶電粒子所受合外力為零時,做勻速直線運(yùn)動,處理這類問題,應(yīng)根據(jù)受力平衡列方程求解。
②帶電粒子所受合外力恒定,且與初速度在一條直線上,粒子將作勻變速直線運(yùn)動,處理這類問題,根據(jù)洛倫茲力不做功的特點(diǎn),選用牛頓第二定律、動量定理、動能定理、能量守恒等規(guī)律列方程求解。
(2)帶電粒子在復(fù)合場中做曲線運(yùn)動
①當(dāng)帶電粒子在所受的重力與電場力等值反向時,洛倫茲力提供向心力時,帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。處理這類問題,往往同時應(yīng)用牛頓第二定律、動能定理列方程求解。
②當(dāng)帶電粒子所受的合外力是變力,與初速度方向不在同一直線上時,粒子做非勻變速曲線運(yùn)動,這時粒子的運(yùn)動軌跡既不是圓弧,也不是拋物線,一般處理這類問題,選用動能定理或能量守恒列方程求解。
③由于帶電粒子在復(fù)合場中受力情況復(fù)雜運(yùn)動情況多變,往往出現(xiàn)臨界問題,這時應(yīng)以題目中“最大”、“最高”“至少”等詞語為突破口,挖掘隱含條件,根據(jù)臨界條件列出輔助方程,再與其他方程聯(lián)立求解。
20xx年高考物理考試考點(diǎn):磁場xx為大家?guī)磉^了,平常備考物理的過程中需要大家掌握好考試考點(diǎn),這樣才能在考試中取得好成績。
高考物理知識點(diǎn)匯總:交變電流
經(jīng)驗(yàn)告訴我們,成功是留給有準(zhǔn)備的人。高中教師要準(zhǔn)備好教案為之后的教學(xué)做準(zhǔn)備。教案可以保證學(xué)生們在上課時能夠更好的聽課,使高中教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?以下是小編收集整理的“高考物理知識點(diǎn)匯總:交變電流”,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
高考物理知識點(diǎn)匯總:交變電流
1.交變電流:大小和方向都隨時間作周期性變化的電流,叫做交變電流。按正弦規(guī)律變化的電動勢、電流稱為正弦交流電。
2.正弦交流電----(1)函數(shù)式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時,磁通量最大,電動勢為零,磁通量的變化率為零,線圈平面與中心面垂直時,磁通量為零,電動勢最大,磁通量的變化率最大。
(3)若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時,交變電流的變化規(guī)律為i=Imcosωt。。
(4)圖像:正弦交流電的電動勢e、電流i、和電壓u,其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時值:交流電某一時刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)與線圈的形狀,以及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)哪個位置無關(guān)。在考慮電容器的耐壓值時,則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值。
(3)有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值。
①求電功、電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時,要用有效值計算,有效值與最大值之間的關(guān)系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只適用于正弦交流電,其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算,切不可亂套公式。②在正弦交流電中,各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測量值都指有效值。
(4)周期和頻率----周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時間。在一個周期內(nèi),交流電的方向變化兩次。
頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。角頻率:ω=2π/T=2πf。
4.電感、電容對交變電流的影響
(1)電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻。(2)電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻。
5.變壓器-(1)理想變壓器:工作時無功率損失(即無銅損、鐵損),因此,理想變壓器原副線圈電阻均不計。
(2)★理想變壓器的關(guān)系式:
①電壓關(guān)系:U1/U2=n1/n2(變壓比),即電壓與匝數(shù)成正比。
②功率關(guān)系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③電流關(guān)系:I1/I2=n2/n1(變流比),即對只有一個副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比。
(3)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小,可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大,應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。
6.電能的輸送-----(1)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失:P耗=I2R線
(2)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積。②提高輸電電壓,減小輸電電流。前一方法的作用十分有限,代價較高,一般采用后一種方法。
(3)遠(yuǎn)距離輸電過程:輸電導(dǎo)線損耗的電功率:P損=(P/U)2R線,因此,當(dāng)輸送的電能一定時,輸電電壓增大到原來的n倍,輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
(4)解有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時,公式P損=U線I線或P損=U線2R線不常用,其原因是在一般情況下,U線不易求出,且易把U線和U總相混淆而造成錯誤。
1.交變電流:大小和方向都隨時間作周期性變化的電流,叫做交變電流。按正弦規(guī)律變化的電動勢、電流稱為正弦交流電。
2.正弦交流電----(1)函數(shù)式:e=Emsinωt(其中★Em=NBSω)
(2)線圈平面與中性面重合時,磁通量最大,電動勢為零,磁通量的變化率為零,線圈平面與中心面垂直時,磁通量為零,電動勢最大,磁通量的變化率最大。
(3)若從線圈平面和磁場方向平行時開始計時,交變電流的變化規(guī)律為i=Imcosωt。。
(4)圖像:正弦交流電的電動勢e、電流i、和電壓u,其變化規(guī)律可用函數(shù)圖像描述。
3.表征交變電流的物理量
(1)瞬時值:交流電某一時刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBSω,最大值Em(Um,Im)與線圈的形狀,以及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)哪個位置無關(guān)。在考慮電容器的耐壓值時,則應(yīng)根據(jù)交流電的最大值。
(3)有效值:交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值,叫做該交流電的有效值。
①求電功、電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時,要用有效值計算,有效值與最大值之間的關(guān)系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只適用于正弦交流電,其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算,切不可亂套公式。②在正弦交流電中,各種交流電器設(shè)備上標(biāo)示值及交流電表上的測量值都指有效值。
(4)周期和頻率----周期T:交流電完成一次周期性變化所需的時間。在一個周期內(nèi),交流電的方向變化兩次。
頻率f:交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。角頻率:ω=2π/T=2πf。
4.電感、電容對交變電流的影響
(1)電感:通直流、阻交流;通低頻、阻高頻。(2)電容:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻。
5.變壓器-(1)理想變壓器:工作時無功率損失(即無銅損、鐵損),因此,理想變壓器原副線圈電阻均不計。
(2)★理想變壓器的關(guān)系式:
①電壓關(guān)系:U1/U2=n1/n2(變壓比),即電壓與匝數(shù)成正比。
②功率關(guān)系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…
③電流關(guān)系:I1/I2=n2/n1(變流比),即對只有一個副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比。
(3)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小,可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制,低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大,應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。
6.電能的輸送-----(1)關(guān)鍵:減少輸電線上電能的損失:P耗=I2R線
(2)方法:①減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積。②提高輸電電壓,減小輸電電流。前一方法的作用十分有限,代價較高,一般采用后一種方法。
(3)遠(yuǎn)距離輸電過程:輸電導(dǎo)線損耗的電功率:P損=(P/U)2R線,因此,當(dāng)輸送的電能一定時,輸電電壓增大到原來的n倍,輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
(4)解有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題時,公式P損=U線I線或P損=U線2R線不常用,其原因是在一般情況下,U線不易求出,且易把U線和U總相混淆而造成錯誤。
高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)交變電流復(fù)習(xí)
第十章交變電流
本專題是電磁感應(yīng)內(nèi)容的繼續(xù),當(dāng)然也有它自身的特點(diǎn),如交變電流的有效值、變壓器內(nèi)容,前幾年的高考中,對產(chǎn)生正弦交流電的原理、正弦交流電的圈象、最大值與有效值、變壓器方面考得較多,并且都是選擇題.對于變壓器的要求進(jìn)一步加強(qiáng),近年高考中計算題中就考到了變壓器,隨著高考突出應(yīng)用、理論聯(lián)系實(shí)際,預(yù)測今后在變壓器、遠(yuǎn)距離輸電方面還會加強(qiáng)。
復(fù)習(xí)本章知識應(yīng)重點(diǎn)抓好下列三個方面:
1、要注意區(qū)分瞬時值、有效值、最大值、平均值,瞬時值隨時間做周期性變化規(guī)律。
2、理想變壓器的有關(guān)間題,要掌握理想變壓器的輸入功率與輸出功率一定相等,輸出功率改變時輸入功率也一定改變.變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng),對正弦交流電,當(dāng)輸入電流過最大值時,輸出電流為零。
3、電能的輸送問題是與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的問題,該內(nèi)容的掌握要抓住“輸送一定的電功率”這一前提,即P=I送U送是定值。掌握這部分內(nèi)容須理解送電電路圖,要注意電線電阻上的電壓不是升壓變壓器的輸出電壓,也不是降壓變壓器的輸入電壓或用戶得到電壓,在計算中要特別注意.
第一課時交變電流的產(chǎn)生及描述
【教學(xué)要求】
1.知道交變電流,能用函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流;
2.了解表征交變電流的物理量;
3.了解電容器和電感器對交變電流的作用。
【知識再現(xiàn)】
一、交變電流的產(chǎn)生:
閉合矩形線圈在磁場中繞垂直于場強(qiáng)方向的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電流隨時間作周期性變化,稱交變電流.當(dāng)閉合線圈由中性面位置(圖中O1O2位置)開始在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間而變的函數(shù)是正弦函數(shù):,其中
這就是正弦交變電流。
二、交變電流的變化規(guī)律
1、從線圈轉(zhuǎn)至中性面開始計時,
若從轉(zhuǎn)至平行磁感線開始計時,
2、最大值:;Em與轉(zhuǎn)軸的所在位置及線圈形狀無關(guān)。
3、線圈轉(zhuǎn)至中性面時,電流方向發(fā)生,線圈轉(zhuǎn)動一周,電流方向改變兩次。
三.表征正弦交變電流的物理量.
1、交變電流的最大值:Em=nBSω
2、交變電流的有效值:交變電流的有效值是根據(jù)電流的規(guī)定的.
3、交變電流的周期和頻率
①周期T:交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間.
②頻率f:交變電流在1s內(nèi)完成變化的次數(shù)。
知識點(diǎn)一什么是交流電
交流電是大小和方向隨時間作周期性變化的電流。
【應(yīng)用1】下列圖示的電流屬于交流電的有哪些?
導(dǎo)示:根據(jù)交流電的定義可以知道,圖C的電流大小和方向隨時間作周期性變化,所以是交流電,其他ABD為直流電。
知識點(diǎn)二正弦交流電的產(chǎn)生
【應(yīng)用2】面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中。甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO′軸作勻速轉(zhuǎn)動,乙圖中的磁場的變化規(guī)律為B=B0cost,從圖示時刻起計時,則()
A.兩線圈中磁通量變化規(guī)律均為φ=B0Scost
B.兩線圈中感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值的時刻不同
C.兩線圈中產(chǎn)生的交流電流的有效值不同
D.從此刻起,T/4時間內(nèi)流過線圈截面的電量相同
導(dǎo)示:選擇AD。圖中介紹了產(chǎn)生交流電的兩種方式,一種是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(動生),另一種是通過線圈的磁場在變化(感生)。對甲圖,線圈從中性面開始計時,磁通量隨時間成全余弦規(guī)律變化;對乙圖磁通量ф=BS=B0Scost。所以兩種情況下產(chǎn)生的交流電是相同的。
知識點(diǎn)三表征交流電強(qiáng)弱的物理量
1、交變電流的最大值(Im和Um);它是交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值,可以用來表示交變電流的電流強(qiáng)弱或電壓高低。電容器的耐壓值是交流的最大值。
2、交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的:讓交流和直流通過相同阻值的電阻,如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。
正弦式交變電流的有效值與其相應(yīng)的最大值間的關(guān)系為:
注意:通常所說的交變電流的電流、電壓;交流電表的讀數(shù);交流電器的額定電壓、額定電流、保險絲的熔斷電流等都是指有效值。求解交流電產(chǎn)生的熱量問題時,必須用有效值。
3、交變電流瞬時值是指某一時刻的電流值,是時間的函數(shù),不同時刻,瞬時值不同。
4、交變電流平均值:E=n△ф/△t。若計算通過電路某一截面的電量,需用電流的平均值。
【應(yīng)用3】(07年1月北京市崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習(xí)3.)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
導(dǎo)示:選擇:C。根據(jù)圖乙可以知道,電壓的最大值為:Em=100V,則有效值為E=Em/=100V,A正確;交流電流表的讀數(shù)為有效值I=E/R=2A,B正確;由圖知交流電的周期T=0.02s,則角速度
ω=2π/T=100πrad/s,故C錯;如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,交流電壓的最大值(Em=NBSω)也提高一倍,故電流表的示數(shù)也增大一倍,D正確。
類型一求交流電的有效值
【例1】多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇.過去是用變壓器來實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)的,缺點(diǎn)是成本高,體積大,效率低,且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速.現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)整電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的.如圖所示為一個經(jīng)過雙向可控硅電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓,即在正弦交流電的每一個半周期中,前面的1/4被截去,從而改變了電燈上的電壓,那么現(xiàn)在電燈上的電壓為()
A.UmB、C、D、
導(dǎo)示:選擇C。根據(jù)交流電的定義式可以得:
,所以電燈上的電壓U=。
類型二交流電的圖象有應(yīng)用
【例2】2007年理綜寧夏卷17、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100
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
導(dǎo)示:選擇BD。從圖象可以直接讀出交流電壓的峰值是100V,周期T=4×10-2s。因此交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為u=100sin(50πt)V,A錯;頻率f=1/T=25Hz,B正確;交流電的電壓的有效值為U=100/=50,C錯;功率P=U2/R=50W,D正確。
類型三電感器和電容器對交流電的影響
電感對交變電流有阻礙作用。交變電流通過電感線圈時,線圈中產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的變化,形成了對電流的阻礙作用,這種阻礙作用叫感抗。實(shí)驗(yàn)表明:線圈的自感系數(shù)越大,交變電流的頻率越高,線圈的感抗越大,所以,電感線圈在交流電路中有“通直流、阻交流、通低頻、阻高頻”的特性。
電容對交變電流也有阻礙作用。電容器接到交流電路中后,交替產(chǎn)生充電和放電,使電路中有交變電流,似乎電流“通過”了電容器,由于電荷在電路中定向移動受到電容器極板上積聚電荷的反抗,因此產(chǎn)生對交變電流的阻礙作用,這種阻礙作用叫容抗。實(shí)驗(yàn)表明:電容越大,交變電流的頻率越高,線圈的容抗越小。所以,電容在交流電路中有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特性。
【例3】(07年廣東省汕尾市調(diào)研測試3、)如圖所示電路中,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。
導(dǎo)示:選擇B。如果交流電的電壓不變而頻率降低,則L的感抗變小,C的容抗變大,L1變亮、L2變暗;而L3亮度不變。
1.(2007理綜北京卷17.)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
2.(鹽城市2007—2008學(xué)年度第一次調(diào)研考試.1)一根電阻絲接入100V的恒定電流電路中,在lmin內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,同樣的電阻絲接入正弦交變電流的電路中,在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量也為Q,則該交流電壓的峰值是()
A、141.4VB、100V
C、70.7VD、50V
3.07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研5.兩個相同的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)、處接電壓最大值Um、頻率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
B.最大值仍為Um,而頻率小于
C.最大值大于Um,而頻率仍為
D.最大值小于Um,而頻率仍為
答案:1、B2、B3、A