【高中物理】交变电流、变压器教案讲义全

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1、...交变电流一、基础知识1.交变电流（1）交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流。（2）正弦式交变电流：上图（a）按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。由线圈在匀强磁场里绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生。（3）周期、频率和角速度的关系：ω＝＝2πf。（4）变化规律：规律物理量函数图象磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．线圈

2、平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．（5）交变电流的有效值：对于正(余)弦式交流电，有效值可以利用I＝，U＝，E＝来计算。对于非正(余)弦式交流电，交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电流通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流(电压)的有效值就等于这个直流电流(电压)的值，I2Rt＝I12Rt1+I22Rt2+I32Rt3+…，t＝t1+t2+t3+…，其中t＝t1+t2+t3+…WORD格式可编辑版...（6）“四值”的比较：物理量物理含义重要关系适

3、用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝U＝I＝适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值＝Bl＝n＝计算通过电路截面的电荷量交变电流瞬时值表达式的求法(1)先求电动势的最大值Em＝nBSω；(2)求出角速度ω，ω＝；(3)

4、明确从哪一位置开始计时，从而确定是正弦函数还是余弦函数；(4)线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Imsinωt.(5)线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Imcosωt.(6)写出瞬时值的表达式．2.变压器（1）基本关系式：功率关系，P入=P出电压关系，＝，有多个副线圈时＝＝＝…电流关系，＝，有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnInWORD格式可编辑版...（2）制约关系：电压，副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定，即U2＝U1(原制约副)功率，副线圈中的功

5、率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2(副制约原)电流，原线圈的电流I1由副线圈的电流I2和匝数比决定，即I1＝I2(副制约原)（3）高压输电：输送电流，I＝＝能量损失，Q=ΔUII=I2Rt。电压损失，ΔU＝U－U′＝IR功率损失，ΔP＝P－P′＝I2R＝2R（4）匝数比不变负载改变时：U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变。当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。I2变化引起P2变化，由P1＝P2知P1发生变化。两个相

6、互靠近的线圈，其中一个电流发生变化，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电流。（5）负载不变匝数比改变时：U1不变，发生变化，U2变化。R不变，U2变化，I2发生变化。根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。（6）一般解题思路：WORD格式可编辑版...二、常规题型例1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是(　C　)A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和

7、感应电流的方向都改变一次D．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次依据交流电的变化规律可知，如果从中性面开始计时，有e＝Emsinωt和i＝Imsinωt；如果从垂直于中性面的位置开始计时，有e＝Emcosωt和i＝Imcosωt.不难看出：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向也改变一次；线圈每转动一周，感应电流的方向和感应电动势的方向都改变两次．故正确答案为C.练习1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成

8、闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的(　C　)A．交变电流的周期为0.125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为A