专题12 交变电流-【口袋书】2023年高考物理必背知识手册

专题12 交变电流 考点内容 要求 课程标准要求 交变电流 c 1、通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。 2、了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。 3、了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。 描述交变电流的物理量 c 电感和电容对交变电流的影响 b 变压器 c 电能的输送 c 交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流 将闭合线圈置于匀强磁场中， 并绕垂直磁场方向的轴做匀速运动 交变电流 正弦交流电的产生 及变化规律 中性面 描述交变电流的物理量 周期和频率 平均值：交变电流波形图象中波形与横轴围成的面积与时间的比值 周期和频率 有效值：交变电流在一个周期平均效果，根据电流热效应定义，U、I表示 峰值：交变电流在一个周期内达到的最大的数值 瞬时值：表示电路中电压、电流在某个瞬间的数值，用u、i表示 电感和电容对交变电流作用的比较 变压器 远距离高压输电 电能的输送 减少电能损耗的方法 变压器 构造：原线圈和副线圈 工作原理：互感原理 能量转换：电能→磁场能→电能 电压关系：（原决定副） 电压关系：（副决定原） 频率关系： 频率关系： 常见变压器：互感器、调压变压器、自耦器 一、交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电. 二、正弦交流电 1．产生：线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动． 2.函数式: （其中） 技巧点拨：若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为 3．两个特殊位置的特点 ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大，电流方向不改变． 4．一个周期内线圈中电流的方向改变两次． 技巧点拨：从线圈在中性面位置开始计时 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt 三、表征交变电流的物理量 1.瞬时值:交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示，用于计算线圈某时刻的受力情况. 技巧点拨：交变电流瞬时值表达式的书写 ①确定正弦交变电流的峰值,根据已知图像读出或由公式,求出相应峰值. ②明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.如: Ⅰ、线圈在中性面位置开始计时,则i-t图像为正弦函数图像,函数表达式为. Ⅱ、线圈在垂直于中性面的位置开始计时,则i-t图像为余弦函数图像,函数表达式为. 2.最大值: ，最大值（，）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值. 3.有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值.   技巧点拨： ①计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系，，，只适用于正弦交流电，其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算，切不可乱套公式. ②在正弦交流电中，各种交流电器设备上 “铭牌”上所标的一般是有效值，及交流电表上的测量值都指有效值. 4.平均值：,,用于计算通过电路截面的电荷量 5.周期和频率 ①周期:交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内，交流电的方向变化两次.   ②频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数.角频率: . 四、电感、电容对交变电流的影响 1.电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频. ①影响因素：线圈的自感系数越大，交流的频率越高，电感器对交变电流阻碍作用越大． ②应用 　　类型 区别 低频扼流圈 高频扼流圈 自感系数 较大 较小 对交变电流的阻碍 较大 较小 作用 通直流，阻交流 通直流，通低频，阻高频 2.电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频. ①影响因素：电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交变电流阻碍作用越小． ②作用：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”． 五、变压器 1.理想变压器:工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计. ①构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的． ②原理：电磁感应的互感现象． 2.理想变压器的关系式:   ①电压关系:原决定副， （变压比），即电压与匝数成正比. ②功率关系: