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章末核心素养提升
　　　　　　　　　　　　　　　　
一、正弦式交变电流的产生及变化规律
1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 INCLUDEPICTURE"C264.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版（新教材新标准）教师用书(鲁琼闽贵)\\C264.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE"C265.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版（新教材新标准）教师用书(鲁琼闽贵)\\C265.TIF" \* MERGEFORMATINET
概念 中性面位置 与中性面垂直的位置
特点 B⊥S B∥S
Φ＝BS，最大 Φ＝0，最小
e＝n＝0，最小 e＝n＝nBSω，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(从中性面开始，如图)
磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Emsin ωt；电流：i＝Imsin ωt。
例1 (多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端与R＝90 Ω的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从t＝0时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是(　　)
A.t＝0.01 s时，电流表示数为零
B.t＝0.01 s时，线圈中磁通量的变化率为零
C.通过熔断器的电流为3.14 A
D.从t＝0.01 s到t＝0.02 s，通过R的电荷量为0.02 C
二、理想变压器基本规律的应用
理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出
电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
例2 (多选)(2023·海南卷，11)如图是工厂利用u＝220sin 100πt V的交流电给
36 V照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1 100，下列说法正确的是(　　)
A.电源电压有效值为220 V
B.交变电流的周期为0.02 s
C.副线圈匝数为180
D.副线圈匝数为240
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
三、理想变压器的动态分析问题
1.理想变压器的制约关系
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
功率 原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定
电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定
2.两种情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
INCLUDEPICTURE"C269.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版（新教材新标准）教师用书(鲁琼闽贵)\\C269.TIF" \* MERGEFORMATINET 不变，负载R变化 INCLUDEPICTURE"C270.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版（新教材新标准）教师用书(鲁琼闽贵)\\C270.TIF" \* MERGEFORMATINET 变化，负载R不变
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化 (1)U1不变，发生变化，U2变化(2)R不变，U2变化，I2发生变化(3)根据P2＝eq \f(U,R)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
例3 (2023·北京卷，7)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　)
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
四、远距离高压输电
例4 (多选)(2023·天津卷，6)如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为R，下列说法正确的是(　　)
A.T1的输出电压与T2的输入电压相等
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功率减小
D.若用户接入的用电器减少，则T2的输出功率减小
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 (2023·山东卷，7)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　)
A.发电机的输出电流为368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
章末核心素养提升
知识网络构建
Emsin ωt　nBSω　n　　　I2R＝R　IR＝R
核心素养提升
例1 BD　[电流表测的是电流的有效值，发电机工作过程中，任何时间下电流表的示数均为其产生电流的有效值，故A错误；在Φt图像中，图线的斜率表示磁通量的变化率，而根据图乙可知，t＝0.01 s时，Φt图像的斜率为零，即线圈中磁通量的变化率为零，故B正确；根据图乙可知，t＝0时，线圈中磁通量最大，即线圈此时处于中性面位置处，因此线圈转动过程中产生的是正弦式交流电，其电动势的最大值为Em＝nBSω＝nΦm＝100×1×10－2× V＝100π V，其有效值为E＝＝50π V，根据闭合电路欧姆定律可得其电流的有效值为I＝＝π A，故C错误；根据q＝Δt＝Δt＝n·Δt＝n，从t＝0.01 s到t＝0.02 s，其磁通量的变化量ΔΦ＝2×10－2Wb，则可得从t＝0.01 s到t＝0.02 s，通过R的电荷量为q＝n＝0.02 C，故D正确。]
例2 BC　[由交变电流的表达式可知，该交变电流有效值为220 V，A错误；交变电流的周期T＝＝0.02 s，B正确；根据理想变压器的变压规律＝，得n2＝n1＝＝180，C正确，D错误。]
例3 B　[由＝知，仅增加原线圈匝数n1，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；若仅增加副线圈匝数n2，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；若将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，也不能使小灯泡正常发光，故C错误；将两个3.8 V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，也不能使小灯泡正常发光，故D错误。]
例4 BD　[设输电线中的电流为I2，T1的输出电压与T2的输入电压分别为U2、U3，则有U2＝I2R＋U3，即T1的输出电压大于T2的输入电压，A错误；T1的输出功率为P2＝U2I2，输电线上损耗的功率为ΔP＝IR，T2的输入功率为P3＝U3I2，则P2＝ΔP＋P3，即T1的输出功率大于T2的输入功率，B正确；若用户接入电路的用电器增多，则T2副线圈中的电流增大，由变压器的工作原理可知，T2原线圈中的电流增大，即输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，即R消耗的电功率增大，C错误；若用户接入电路的用电器减少，则用电器消耗的功率减小，即T2的输出功率减小，D正确。]
例5 C　[由P＝UI得发电机的输出电流I1＝＝2×103 A，A错误；用户端电流I4＝＝ A＝400 A，由＝＝，解得I3＝8 A，U3＝11 000 V，则输电线上损失的功率为ΔP损＝IR＝4 kW，B错误；U2＝U3＋I3R＝11 500 V，根据理想变压器无功率损失，有P＝U2I3＋P储，代入数据有P储＝408 kW，C正确；根据＝，解得＝，D错误。](共21张PPT)
章末核心素养提升
第3章 交变电流与远距离输电
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
核心素养提升
2
一、正弦式交变电流的产生及变化规律
1.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
2.正弦式交变电流的变化规律(从中性面开始，如图)
磁通量：Φ＝Φmcos ωt；电动势：e＝Emsin ωt；电流：i＝Imsin ωt。
BD
例1 (多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端与R＝90 Ω的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从t＝0时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是(　　)
A.t＝0.01 s时，电流表示数为零
B.t＝0.01 s时，线圈中磁通量的变化率为零
C.通过熔断器的电流为3.14 A
D.从t＝0.01 s到t＝0.02 s，通过R的电荷量为0.02 C
二、理想变压器基本规律的应用
理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
基本关系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出
电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关
电流关系 只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn
频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
BC
三、理想变压器的动态分析问题
1.理想变压器的制约关系
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
功率 原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定
电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定
2.两种情况
B
例3 (2023·北京卷，7)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　)
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
BD
四、远距离高压输电
例4 (多选)(2023·天津卷，6)如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为R，下列说法正确的是(　　)
A.T1的输出电压与T2的输入电压相等
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功
率减小
D.若用户接入的用电器减少，则T2的输出功率减小
C
例5 (2023·山东卷，7)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω，其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　)
A.发电机的输出电流为368 A
B.输电线上损失的功率为4.8 kW
C.输送给储能站的功率为408 kW
D.升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44

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