高三交變電流物理題和知識(shí)點(diǎn)(高中物理交變電流知識(shí)梳理)
第一節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和描述
【基本概念、規(guī)律】
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一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律
1.交變電流
大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流.
2.正弦交流電
(1)產(chǎn)生:在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里,線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).
(2)中性面
①定義:與磁場(chǎng)方向垂直的平面.
②特點(diǎn):線(xiàn)圈位于中性面時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零.線(xiàn)圈每經(jīng)過(guò)中性面一次,電流的方向就改變一次.
(3)圖象:用以描述交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律,如果線(xiàn)圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),其圖象為正弦曲線(xiàn).
二、描述交變電流的物理量
1.交變電流的周期和頻率的關(guān)系:T=1/f.
2.峰值和有效值
(1)峰值:交變電流的峰值是它能達(dá)到的最大值.
(2)有效值:讓交流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻,如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值.
(3)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系

【重要考點(diǎn)歸納】
考點(diǎn)一 交變電流的變化規(guī)律
1.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))
2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)
3.解決交變電流圖象問(wèn)題的三點(diǎn)注意
(1)只有當(dāng)線(xiàn)圈從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),電流的瞬時(shí)值表達(dá)式才是正弦形式,其變化規(guī)律與線(xiàn)圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線(xiàn)圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān).
(2)注意峰值公式Em=nBSω中的S為有效面積.
(3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問(wèn)題時(shí),應(yīng)先把交變電流的圖象與線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來(lái),再根據(jù)特殊位置求特征解.
考點(diǎn)二 交流電有效值的求解
1.正弦式交流電有效值的求解
2.非正弦式交流電有效值的求解
交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的,所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí),要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算.注意“三同”:即“相同電阻”,“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”.計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍,一般取一個(gè)周期.
考點(diǎn)三 交變電流的“四值”的比較
1.書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路
(2)確定正弦交變電流的峰值,根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em=nBSω求出相應(yīng)峰值.
(3)明確線(xiàn)圈的初始位置,找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式.
①線(xiàn)圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),則i-t圖象為正弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為i=Imsin ωt.
②線(xiàn)圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),則i-t圖象為余弦函數(shù)圖象,函數(shù)式為i=Imcos ωt
第二節(jié) 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電
【基本概念、規(guī)律】
一、變壓器原理
1.工作原理:電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象.
2.理想變壓器的基本關(guān)系式
(1)功率關(guān)系:P入=P出.
二、遠(yuǎn)距離輸電
1.輸電線(xiàn)路(如圖所示)
3.電壓損失
(1)ΔU=U-U′.
(2)ΔU=IR.
4.功率損失
【重要考點(diǎn)歸納】
考點(diǎn)一 理想變壓器原、副線(xiàn)圈關(guān)系的應(yīng)用
1.基本關(guān)系
(1)P入=P出,(有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí),P1=P2+P3+……)
n1I1=n2I2+n3I3+……(多個(gè)副線(xiàn)圈)
(4)原、副線(xiàn)圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量變化率也相同,頻率也就相同.
2.制約關(guān)系
(1)電壓:副線(xiàn)圈電壓U2由原線(xiàn)圈電壓U1和匝數(shù)比決定.
(2)功率:原線(xiàn)圈的輸入功率P1由副線(xiàn)圈的輸出功率P2決定.
(3)電流:原線(xiàn)圈電流I1由副線(xiàn)圈電流I2和匝數(shù)比決定.
3.關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明:
(1)變壓器不能改變直流電壓.
(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流,不能改變交變電流的頻率.
(3)理想變壓器本身不消耗能量.
(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值.
考點(diǎn)二 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析
1.匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)
2.負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)
3.變壓器動(dòng)態(tài)分析的思路流程
考點(diǎn)三 關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析
1.遠(yuǎn)距離輸電的處理思路
對(duì)高壓輸電問(wèn)題,應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)→降壓變壓器→用電器”這樣的順序,或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析.
2.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以下圖為例):
(1)功率關(guān)系:P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3.
3.解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題應(yīng)注意下列幾點(diǎn)
(1)畫(huà)出輸電電路圖.
(2)注意升壓變壓器副線(xiàn)圈中的電流與降壓變壓器原線(xiàn)圈中的電流相等.
(3)輸電線(xiàn)長(zhǎng)度等于距離的2倍.
(4)計(jì)算線(xiàn)路功率損失一般用P損=I2R線(xiàn).
【思想方法與技巧】
特殊變壓器問(wèn)題的求解
一、自耦變壓器
高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型,自耦變壓器(又稱(chēng)調(diào)壓器),它只有一個(gè)線(xiàn)圈,其中的一部分作為另一個(gè)線(xiàn)圈,當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí),它可以升壓也可以降壓,變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用.
二、互感器
分為:電壓互感器和電流互感器,比較如下:
三、多副線(xiàn)圈變壓器
對(duì)于副線(xiàn)圈有兩個(gè)及以上的理想變壓器,電壓與匝數(shù)成正比是成立的,而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不成立.但在任何情況下,電流關(guān)系都可以根據(jù)原線(xiàn)圈的輸入功率等于副線(xiàn)圈的輸出功率即P入=P出進(jìn)行求解.
實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡(jiǎn)單使用
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.了解傳感器的工作過(guò)程,探究敏感元件的特性.
2.學(xué)會(huì)傳感器的簡(jiǎn)單使用.
二、實(shí)驗(yàn)原理
閉合電路歐姆定律,用歐姆表進(jìn)行測(cè)量和觀察.
三、實(shí)驗(yàn)器材
熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、溫度計(jì)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等.
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.研究熱敏電阻的熱敏特性
(1)將熱敏電阻放入燒杯中的水中,測(cè)量水溫和熱敏電阻的阻值(如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示).
(2)改變水的溫度,多次測(cè)量水的溫度和熱敏電阻的阻值,記錄在表格中.
2.研究光敏電阻的光敏特性
(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器連接好(如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示),其中多用電表置于“×100”擋.
(2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù).
(3)打開(kāi)電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的情況,并記錄.
(4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí),觀察表盤(pán)指針顯示電阻阻值的情況,并記錄.
方法規(guī)律
一、數(shù)據(jù)處理
1.熱敏電阻的熱敏特性
(1)畫(huà)圖象
在右圖坐標(biāo)系中,粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線(xiàn).
(2)得結(jié)論
熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,隨溫度的降低而增大.
2.光敏電阻的光敏特性
(1)探規(guī)律
根據(jù)記錄數(shù)據(jù)定性分析光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度的關(guān)系.
(2)得結(jié)論
①光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大,強(qiáng)光照射下電阻值很??;
②光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.
二、誤差分析
本實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)源于溫度計(jì)和歐姆表的讀數(shù).
三、注意事項(xiàng)
1.在做熱敏實(shí)驗(yàn)時(shí),加開(kāi)水后要等一會(huì)兒再測(cè)其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時(shí)讀出水溫.
2.光敏實(shí)驗(yàn)中,如果效果不明顯,可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過(guò)蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少.
3.歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零.