资源简介

章末核心素养提升
一、交变电流图像的应用
正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：
(1)周期(T)、频率(f)和角速度(ω)：线圈转动的频率f＝，角速度ω＝＝2πf。
(2)峰值(Em、Im)：图像上的最大值。可计算出有效值E＝、I＝。
(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值。
(4)可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻。
(5)可判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况。
例1 (多选)如图表示一交变电流随时间变化的图像，由图可知(　　)
A.用理想交流电流表测该电流，其示数为10 A
B.该交变电流的频率为100 Hz
C.在t＝0.25×10－2 s和t＝0.75×10－2 s时，线圈位于中性面处
D.在t＝(T为该交变电流的周期)时刻，该电流大小与其有效值相等
听课笔记　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
二、交变电流的“四值”
交变电流“四值”的比较及应用
名称 物理含义 重要关系 应用情况
瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力
最大值 最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 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值 E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热、热功率) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流
平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 E＝n I＝ 计算通过电路横截面的电量q＝IΔt＝n
例2 如图甲所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，匝数n＝100匝，总电阻r＝2.0 Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环(集流环)焊接在一起，并通过电刷和R＝6.0 Ω的定值电阻相连接，线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场。在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴匀速转动。从某位置开始，线圈中的磁通量随时间的变化如图乙所示。不计一切摩擦，求：
(1)线圈产生的感应电动势瞬时值e的表达式；
(2)理想交流电压表的示数U；
(3)0～0.5 s内通过电阻R的电量q；
(4)在线圈转动一周的过程中，外力做的总功。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
交变电流的“四值”的使用情况
(1)求电量时只能用平均值。
(2)交流电表显示的是有效值。
(3)计算热量、热功率、保险丝的熔断电流时一定用有效值。
(4)判断电容器是否能被击穿看最大值。
(5)计算氖管的发光时间和计算线圈在某时刻的受力情况只能用交变电流的瞬时值。　　
三、理想变压器远距离输电
例3 (2023·6月浙江选考，7)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　　)
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
听课笔记　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
例4 (2024·1月浙江选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　)
A.<
B.<
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
听课笔记　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
解决理想变压器问题的分析思路
　　
章末核心素养提升
知识网络构建
方向　垂直　大　0　nBSω　Emsin ωt　　nBSω　　　Imsin ωt　Umsin ωt　n　互感　　
核心素养提升
例1 BD　[由题图可知，电流的最大值为10 A，周期为0.01 s，则频率为100 Hz，电流有效值为 A＝10 A，因为电流表测的是有效值，故电流表的示数为10 A，A错误，B正确；在t＝0.25×10－2 s和t＝0.75×10－2 s时电流最大，此时线圈平面与中性面垂直，C错误；该交变电流瞬时值表达式为i＝Imsin ωt＝10sin 200πt(A)，在t＝时，电流为i＝10sin (A)＝10 A，D正确。]
例2 (1)e＝4π cos πt(V)　(2) V　(3)0.5 C
(4)2π2 J
解析　(1)由题图乙可知，线圈转动的周期T＝2 s
转动的角速度ω＝＝π rad/s
线圈转动过程中，产生的感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝nΦmω＝100×0.04×π V＝4π V
线圈产生的感应电动势瞬时值的表达式
e＝Emcos ωt＝4π cos πt(V)。
(2)线圈产生的感应电动势有效值
E＝＝2π V
根据闭合电路的欧姆定律可得
U＝R＝ V
(3)0～0.5 s内线圈中产生的平均感应电动势E＝n，通过电阻R的平均电流I＝，通过电阻R的电量q＝I·Δt＝，由题图乙可知ΔΦ＝0.04 Wb，代入数据解得q＝0.5 C。
(4)在线圈转动一周的过程中，外力做的总功等于电阻产生的热量，故W＝Q＝T＝2π2 J。
例3 A　[由于变压器的工作原理是电磁感应现象，因此升压变压器和降压变压器原线圈两端的电压均为交流电压，所以送电端先升压再整流，用户端先变交流再降压，A正确，B错误；1 100 kV指的是直流电的电压，C错误；由远距离输电的原理可知，输电功率由用户端决定，D错误。]
例4 B　[原线圈两端电压的有效值U1＝ V＝ V，根据电压与匝数关系有＝，变压器副线圈电压的峰值U2max＝U2，根据题意有U2max>10×103 V，解得<，故A错误，B正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U1＝ V＝ V，故C错误；根据ω＝2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz，故D错误。](共18张PPT)
章末核心素养提升
第三章　交变电流
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
方向
垂直
大
0
nBSω
Emsin ωt
nBSω
Imsin ωt
Umsin ωt
互感
核心素养提升
2
一、交变电流图像的应用
正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：
(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值。
(4)可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻。
BD
例1 (多选)如图表示一交变电流随时间变化的图像，由图可知(　　)
二、交变电流的“四值”
交变电流“四值”的比较及应用
例2 如图甲所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，匝数n＝100匝，总电阻r＝2.0 Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环(集流环)焊接在一起，并通过电刷和R＝6.0 Ω的定值电阻相连接，线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场。在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴匀速转动。从某位置开始，线圈中的磁通量随时间的变化如图乙所示。不计一切摩擦，求：
(1)线圈产生的感应电动势瞬时值e的表达式；
(2)理想交流电压表的示数U；
(3)0～0.5 s内通过电阻R的电量q；
(4)在线圈转动一周的过程中，外力做的总功。
解析　(1)由题图乙可知，线圈转动的周期T＝2 s
线圈转动过程中，产生的感应电动势的最大值
Em＝nBSω＝nΦmω＝100×0.04×π V＝4π V
线圈产生的感应电动势瞬时值的表达式
e＝Emcos ωt＝4π cos πt(V)。
(2)线圈产生的感应电动势有效值
交变电流的“四值”的使用情况
(1)求电量时只能用平均值。
(2)交流电表显示的是有效值。
(3)计算热量、热功率、保险丝的熔断电流时一定用有效值。
(4)判断电容器是否能被击穿看最大值。
(5)计算氖管的发光时间和计算线圈在某时刻的受力情况只能用交变电流的瞬时值。　　
A
三、理想变压器远距离输电
例3 (2023·6月浙江选考，7)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(　　)
A.送电端先升压再整流 B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV是指交流电的最大值 D.输电功率由送电端电压决定
解析　由于变压器的工作原理是电磁感应现象，因此升压变压器和降压变压器原线圈两端的电压均为交流电压，所以送电端先升压再整流，用户端先变交流再降压，A正确，B错误；1 100 kV指的是直流电的电压，C错误；由远距离输电的原理可知，输电功率由用户端决定，D错误。
B
例4 (2024·1月浙江选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　)
解决理想变压器问题的分析思路

展开更多......

收起↑