2017-2018高中物理 第二章 交變電流章末總結(jié)學(xué)案 粵教版選修3-2
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2017-2018高中物理 第二章 交變電流章末總結(jié)學(xué)案 粵教版選修3-2
第二章 交變電流章末總結(jié)一、交變電流“四值”的計(jì)算和應(yīng)用1峰值:線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的交變電流的最大值,EmnBS.2瞬時(shí)值:線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為enBSsint.3有效值:反映交變電流產(chǎn)生熱效應(yīng)的平均效果,正(或余)弦式交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系是E.4平均值:指在一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電壓(電流)的平均值,其數(shù)值由法拉第電磁感應(yīng)定律求出,即n.例1圖1為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,其矩形線圈的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,寬度為L(zhǎng)2,共有n匝,總電阻為r,與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個(gè)阻值為R的定值電阻,線圈以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO勻速運(yùn)動(dòng),沿轉(zhuǎn)軸OO方向看去,線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),t0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直圖1(1)求線圈經(jīng)過(guò)圖示位置時(shí),通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向(2)寫出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(3)求線圈從t0時(shí)所處的位置開(kāi)始到轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(4)求線圈從t0時(shí)所處的位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)電路中的瞬時(shí)電流(5)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量答案(1)自下而上(2)enBL1L2sint(3)(4)(5)解析(1)根據(jù)右手定則可判斷,線圈中的電流方向是dcba,故通過(guò)電阻R的電流是自下而上(2)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EmnBL1L2,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式enBL1L2sint.(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律有n.(4)由歐姆定律有i.(5)電動(dòng)勢(shì)的有效值E,電流的有效值I,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量QI2RT.二、含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析解答這類問(wèn)題首先是分清變量和不變量,然后結(jié)合變壓器的基本規(guī)律和歐姆定律分析相關(guān)量的變化情況(1)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時(shí)總是“量出而入”即輸出功率決定輸入功率(2)可以把理想變壓器的副線圈看做給用戶供電的無(wú)阻電源,可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法,分析負(fù)載電路的動(dòng)態(tài)變化例2如圖2所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表下列說(shuō)法正確的是()圖2A當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),R1消耗的功率變大B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),電壓表V示數(shù)變大C當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),電流表A1示數(shù)變大D若閉合開(kāi)關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大答案B解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),接入電路的阻值變大,變壓器副線圈兩端電壓不變,副線圈中的電流減小,則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小,故電壓表的示數(shù)變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),副線圈中的電流減小,則原線圈中的電流也減小,電流表A1示數(shù)變小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若閉合開(kāi)關(guān)S,副線圈電路中總電阻減小,副線圈中的電流變大,R1兩端電壓變大,R2兩端電壓減小,電流表A2示數(shù)減小,原線圈中的電流變大,電流表A1示數(shù)變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤三、遠(yuǎn)距離輸電線路的分析與計(jì)算解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題要注意以下兩點(diǎn):(1)首先畫出輸電示意圖,包括發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器、負(fù)載等,在圖中標(biāo)出相應(yīng)物理符號(hào),利用輸電電流I,輸電線上損失電壓U損IR線,輸電線損失功率P損I2R線2R線及其相關(guān)知識(shí)解答(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量之間的關(guān)系,特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路,在此回路中利用電路知識(shí)分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系例3交流發(fā)電機(jī)兩端電壓是220V,輸出功率為4400W,輸電導(dǎo)線總電阻為2.試求:(1)用戶得到的電壓和功率各多大?輸電損失功率多大?(2)若發(fā)電機(jī)輸出端用110的升壓變壓器升壓后,經(jīng)同樣輸電導(dǎo)線輸送,再用101的降壓變壓器降壓后供給用戶,則用戶得到的電壓和功率又是多大?答案(1)180V3600W800W (2)219.6V4392W解析(1)如圖,由PIU得:IA20A由UU用IR得:用戶得到的電壓為U用UIR220V20×2V180V由PP用I2R得:用戶得到的功率為P用PI2R4400W202×2W3600W輸電損失功率為P損I2R202×2W800W(2)輸電線路示意圖如圖所示根據(jù)理想變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比可得:,解得U2V2200V因理想變壓器不改變功率,即P2P,所以I22AU3U2I2R2200V2×2V2196V由得:降壓變壓器副線圈兩端電壓U4V219.6V用戶得到的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率減去輸電線上損失的功率,即P4P3P2IRPIR4392W.5