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)：線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．線圈每經(jīng)過中性面一次，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，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為正弦曲線．

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(線圈在中性面位置開始計(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題的三點(diǎn)注意

(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計(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)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無(wú)關(guān)．

(2)注意峰值公式E_m＝nBSω中的S為有效面積．

(3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時(shí)，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)起來，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.書寫交變電流瞬時(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E_m＝nBSω求出相應(yīng)峰值．

(3)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．

①線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝I_msin ωt.

②線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝I_mcos 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)副線圈時(shí)，P₁＝P₂＋P₃＋……)

n₁I₁＝n₂I₂＋n₃I₃＋……(多個(gè)副線圈)

(4)原、副線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：副線圈電壓U₂由原線圈電壓U₁和匝數(shù)比決定．

(2)功率：原線圈的輸入功率P₁由副線圈的輸出功率P₂決定．

(3)電流：原線圈電流I₁由副線圈電流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)距離輸電問題的分析

1．遠(yuǎn)距離輸電的處理思路

對(duì)高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→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)距離輸電問題應(yīng)注意下列幾點(diǎn)

(1)畫出輸電電路圖．

(2)注意升壓變壓器副線圈中的電流與降壓變壓器原線圈中的電流相等．

(3)輸電線長(zhǎng)度等于距離的2倍．

(4)計(jì)算線路功率損失一般用P_損＝I²R_線．

【思想方法與技巧】

特殊變壓器問題的求解

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(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，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、多副線圈變壓器

對(duì)于副線圈有兩個(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)原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率即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、開關(guān)、導(dǎo)線等．

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)畫圖象

在右圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線．

(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．