精品解析：第三章 交变电流 讲和练 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交变电流 一、交变电流 1．定义：大小和_______随时间做_______变化的电流，如图所示 2．直流：_______不随时间变化的电流。 二、正弦式交变电流 1．产生方式：闭合线圈置于_______磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴_______转动。 2．两个特殊位置 （1）中性面：B⊥S位置，如图所示 线圈平面与磁场垂直的位置，此时通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率为0，电动势e为0，电流i为0；线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次。 （2）垂直中性面位置：B∥S位置，如图所示 此时通过线圈的磁通量Φ为0，磁通量变化率最大，电动势e最大，电流i最大。 3．正弦式交变电流的推导 线圈平面绕OO′（O为bc边的中点，O′为ad边的中点）所在直线从中性面开始转动，角速度为ω。ab边长为L1，bc边长为L2，匀强磁场的磁感应强度为B。 ① 经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角为ωt，则ab边切割磁感线产生的感应电动势，cd边切割磁感线产生的感应电动势ecd＝eab 整个线圈中的感应电动势e＝eab＋ecd＝BSωsin ωt。 ② 若线圈的匝数为N，则整个线圈产生的感应电动势 三、正弦式交变电流的表达（线圈从中性面开始计时） 函数表达式 图像 磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt 电动势 e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt 四、描述正弦式交变电流的“四值” 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大的瞬时值 Em＝NBSω 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 （1）交流电流表、交流电压表的示数 （2）电气设备“铭牌”上所标的值（如额定电压、额定功率等） （3）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等） （4）没有特别加以说明的指有效值 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围的面积与时间的比值 计算通过导线横截面的电荷量 五、变压器 1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫_______，与负载连接的线圈叫_______。 2．原理：_______现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 六、单相理想变压器的特点 1．比例关系 功率 电压关系 电流关系 频率关系 2．制约关系 电压 原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2 功率 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入 电流 副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1 七、含有多个副线圈的变压器 电压关系 功率关系 电流关系 八、远距离输电 1．远距离输电的关系 2．三个电压关系 升压变压器 降压变压器 电压关系 3．三个电流关系 升压变压器 降压变压器 电流关系 3．三个功率关系 发电部分 用户部分 输电部分 ΔP＝ΔU·I线＝I线2R线＝ P2＝ΔP＋P3 2．减少输电线上电能损失的方法 ① 减小输电线的电阻R：由知，可加大导线的_______、采用电阻率_______的材料做导线； ② 减小输电线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高_______。 交变电流和直流电的重要区别在于电流的方向是否发生改变；正弦式交变电流是闭合线圈 【例题】 1. 下列关于交变电流和直流的说法正确的是（　　） A. 若电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B. 直流的大小可以变化，但方向不一定变化 C. 交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D. 交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化 2. 如图所示，（甲）（乙）（丙）（丁）（甲）过程是交流发电机的示意图，线圈的边连在金属圆环上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中电路的最大电流为。下列选项正确的是（　　） A. 在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零 B. 从图（乙）位置开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式为 C. 在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D. 在图（丁）位置时，感应电动势最大，边电流方向为 3. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场