2019-2020学年高中物理 第二章 交变电流本章优化总结课件 教科版选修3-2

第二章交变电流本章优化总结描述交变电流的四值1．瞬时值：瞬时值是交变电流某一时刻的值，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的电动势瞬时值表达式e＝Emsinωt，电流瞬时值表达式i＝Imsinωt，其中θ＝ωt为线圈与中性面的夹角，一般用于计算线圈某一时刻的受力情况．2．最大值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值．3．平均值：平均值需用E－＝nΔΦΔt和I－＝E－R进行计算，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q＝I－t.4．有效值：正弦式交流电的有效值I＝Im2，其他交变电流的有效值根据有效值的定义计算，求电功、电功率，确定保险丝的熔断电流，要用到有效值．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4Ω，求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周外力所做的功；(6)16周期内通过R的电荷量为多少？[解析](1)感应电动势的最大值为Em＝nBωS＝3.14V.(2)转过60°角时的瞬时感应电动势为e＝Emcos60°＝3.14×0.5V＝1.57V.(3)转过60°角过程中产生的平均感应电动势为E－＝nΔΦΔt＝nBSsin60°16T＝100×0.5×0.1×0.1×3216×2π2πV≈2.6V.(4)电压表示数为外电路电压的有效值U＝Em/2R＋r·R＝3.1424＋1×4V≈1.78V.(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝Em22·1R＋r·T≈0.99J.[答案](1)3.14V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.0866C(6)16周期内通过电阻R的电荷量为Q＝I－·T6＝E－R＋r·T6＝nBSsin60°T6（R＋r）·T6＝nBSsin60°R＋r≈0.0866C.理想变压器的有关问题“变压器”问题是近年来高考的热点，考查的重点是对单相理想变压器工作原理的理解和对变压器动态变化问题的分析．由于变压器与电能输送密切相关，贴近生活实际，触及能源利用的热点，应当作为备考的重点．解题思路如下：1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比U1n1＝U2n2＝U3n3….2．功率思路：理想变压器的输入、输出功率相等，即P入＝P出，当变压器有多个副线圈时P1＝P2＋P3＋….3．电流思路：变压器有一个副线圈时，有I1I2＝n2n1；当变压器有多个副线圈时，有n1I1＝n2I2＋n3I3＋….4．原理思路：对于磁感线回路唯一的“□”型变压器，当原线圈中磁通量变化时，整个闭合铁芯ΔΦΔt处处相等，而对于磁感线回路不唯一的如“”型变压器．不同位置ΔΦΔt可能不同，此时有ΔΦ1Δt＝ΔΦ2Δt＋ΔΦ3Δt.5．制约思路(1)电压制约：当变压器原副线圈的匝数比n1n2一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2n1U1，可简述为“原制约副”．(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n1n2一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2n1I2，可简述为“副制约原”．(3)负载制约①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋….②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2决定，I2＝P2U2.(多选)我国西南部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏，为此，某小区启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，图中R0表示输电线的电阻．滑动触头P置于a处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则()A．当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动B．当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动C．如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑D．如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑[解析]要保证用电器仍能正常工作，用电器两端电压不能发生变化，当V1示数小于正常值，要使V2不变，则应使滑动触头P向上滑动，减小原副线圈匝数比，故A正确，B错误；当用电器增加时，通过R0的电流增大，R0所占的电压也增大，要使用电器仍能正常工作，用电器两端电压不能发生变化，所以V2要变大，而V1示数保持正常值不变，则应使滑动触头P向上滑动，减小原副线圈匝数比，故C正确，D错误．[答案]AC远距离输电过程分析1．远距离输电的分析思路按“发电→升压→输电线→降压→用电器”的顺序或从“用电器倒推到发电”，以变压器的铁芯为界划分为三个回路一步一步进行分析．2．远距离输电的计算远距离输电电路的计算，其关键是输电电流I的计算和损耗电压ΔU、损耗电功率ΔP的计算．(1)如图所示，若发电站输出电功率为P，用户得到的电功率为P′，用户得到的电压为U′，则输电电流为I＝PU＝P′U′＝U－U′R.(2)输电导线损耗的电功率ΔP＝P－P′＝I2R＝PU2R＝I(U－U′)＝IΔU＝（U－U′）2R由ΔP＝PU2R知，当输送的电能一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1n2.(3)输电导线损耗的电压：ΔU＝U－U′＝IR＝PUR.某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为U＝1.0×103V，假设输电线的总电阻R＝10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U用户＝380V.(1)画出输电线路的示意图．(标明各部分的符号)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？(使用的变压器是理想变压器)[解析](1)画出电路如图所示．(2)I1＝PU＝500AP损＝5%P＝5%×5×105W＝2.5×104WP损＝I22R，I2＝P损R＝50AI3＝P用户U用户＝P－P损U用户＝4.75×105380A＝1.25×103A所以n1n2＝I2I1＝50500＝110n1′n2′＝I3I2＝1.25×10350＝251.[答案](1)见解析(2)1∶1025∶1