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1、第十二章 交变电流知能图谱产生：交流发电机表述方式图像三角函数表达式瞬时值i,i Imcost或i Imsint正弦式交变电流最大值I m表征参量Im2I有效值I 周期T1T f频率f观察仪器：示波器电感器：感抗交变电流对交变电流阻碍的器件与交变电流的频率f有关电容器：容抗工作原理：互感理想变压器构造一、交变电流法拉第电磁感应定律U1n1电压关系：InU2n2遵循规律电流关系：12I2n1能量守恒定律:P P入出远距离输电：P I2R损线的产生及其描述知识能力解读知能解读（一）交变电流1 定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用符号“”表示。2 特点：电流方向随时
2、间做周期性变化，是交流电最主要的特征，也是交流电与直流电最主要的区别。知能解读（二）正弦式交变电流1 定义：随时间按正（余）弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦电流。2 产生：将闭合线圈置于匀强磁场，并绕垂直于磁场方向的轴做勻速转动，线圈中将产生按正（余）弦规律变化的交变电流。如图是交流发电机的结构和原理示意图。3 交流电产生过程中的两个特殊位置图示与中性面垂直的位置BS概念中性面位置B S特k 0，最小t感应电流为零，方向改变e n函数 BS，最大t感应电流最大，方向不变图像 0，最小e n nBS，最大4 变化规律（线圈从中性面开始计时）物理量磁通量mcost BS cost电
3、动势e Emsint nBSsint电压u Umsint REmsintR r电流i Imsint EmsintR r知能解读（三）描述交变电流的物理量1 周期和频率（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间叫做交变电流的周期，用符号T 表示，其单位是秒（s）。（2）频率：交变电流在1s 内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率，用符号f 表示，其单位是赫兹（Hz）。2 描述交变电流的四值瞬时值物理含义交变电流某一时刻的值重要关系e Emsinti ImsintEm nBS适用情况计算线圈某一时刻的受力情况最大最大的瞬时值值ImEmR r确定用电器的耐压值（如电容器等）计算与电流热效应
4、相关的量（如功率、热量）交流电表的测量值电器设备标注的额定电压、额定电流保险丝的熔断电流计算通过电路横截面的电荷量E 跟交变电流的热有效效应等效的恒定值电流值Em2 0.707EmU I Um2Im2 0.707Um 0.707ImtER r方法技巧归纳方法技巧（一）正弦交变电流图像的应用技巧方法指导从交变电流图像中获取信息I 交变电流图像中平均图线与时间轴所值夹面积和时间的比值E n直接读取：最大值、周期最大值 有效值图像信息间接获取 周期频率、角速度、转速瞬时值 线圈的位置方法技巧（二）交变电流有效值的求解方法方法指导通常采用两种方法求交变电流的有效值。（1）对于按正（余）弦规律变化的电流
5、，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即EUIE m、U m、I m。222（2）对于非正（余）弦规律变化的电流，可从有效值的定义出发，由热效应的“三同原则”（同电阻、同时间、同热量）求解，一般选一个周期的时间计算。易错易混辨析易错易混交变电流平均值和有效值的区別q It。求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，平均值的计算需用E 和tEE E2。切记E 1，平均值不等于有效值。R2高考能力培养高考能力（一）考纲解读I 内容交变电流、交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值高考能力（二）能力培养理解能力要求考纲解读了解交变电流的规律，正确区分交变电流的“四值”，并能进行
6、简单计算二、电感、电容对交变电流的影响知识能力解读知能解读（一）电感器对交变电流的阻碍作用感抗1 定义：电感对交变电流阻碍作用的大小。2 感抗的成因：交变电流的大小和方向随时间做周期性变化，这个变化的电流通过线圈时产生一个自感电动势，自感电动势总是阻碍电流的变化，故线圈对交变电流有阻碍作用。这就是感抗。3 决定因素：感抗的大小由线圈的自感系数和交变电流的频率共同决定。自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗就越大。知能解读（二）电容器对交变电流的阻碍作用容抗1 定义：电容对交变电流阻碍作用的大小。2 容抗的成因：因为当电源电压推动电路中形成电流的自由电荷向某一方向移动的时候，电容器两极板上积累的
7、电荷就反抗自由电荷向这个方向做定向移动，这就产生了电容对交变电流的阻碍作用。3 决定因素：容抗的大小由电容器的电容和交变电流的频率共同决定。电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越小；电容器的电容越小、交变电流的频率越低，容抗就越大。当交变电流的频率等于零时（即为直流电），容抗无穷大，表现为直流电不能通过电容器。知能解读（三）电感与电容的比较项目对电流的作用影响因素应用电感只对交变电流有阻碍作用电容直流电不能通过电容器，交变电流能通过电容器但有阻碍作用自感系数越大，交变电流的频率越电容越大，交变电流的频率越高，高，阻碍作用就越大，即感抗越大阻碍作用就越小，即容抗越小低频扼流圈：通直流、阻
8、交流高频扼流圈：通低频、阻高频隔直电容器：通交流、隔直流旁路电容器：通高频、阻低频方法技巧归纳方法技巧（一）电阻、电感和电容的理解与辨析方法指导电感线圈或电容器对交流电都有阻碍作用，而且这种阻碍作用与交流电的频率有关。频率越高，感抗越大，容抗越小；频率越低，感抗越小，容抗越大。方法技巧（二）电感和电容在实际中的应用方法指导根据电感、电容对交变电流阻碍作用的特点，可以将二者结合并与电阻组合到一起来完成一定的任务。（1）如果将电容与负载并联，然后与电感串联，就能更好地起到滤掉电流中交流成分和高频成分的作用，如图所示。（2）如果将电感与负载并联，然后与电容串联，就能更好地起到滤掉电流中直流成分和低频
9、成分的作用，如图所示。易错易混辨析易错易混对电容器“通交流、隔直流”的理解电容器接到交流电源（通常指正弦交流电）上时，自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，当电源电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，使包含电容器的电路中有了电流。从电容器外面来看，只要有电流从一端流到一个极板，就会有电流从另一极板流出。从电容器两头看，电流的连续性似乎仍旧保持。所以通常形象地说，有交流电“通过”了电容器。也就是说在电路中，交变电流是在对电容器的交替进行充电和放电的过程中“通过”了电容器
10、。高考能力培养高考能力（一）考纲解读高考物理考试大纲中对本部分内容未做要求。高考能力（二）能力培养理解能力三、变压器和远距离输电知识能力解读知能解读（一）变压器1 构造如图甲所示为变压器的结构图，它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。跟电源相连的叫原线圈；另一线圈跟负载连接，叫副线圈。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。图乙是电路符号。2 工作原理变压器的工作原理是电磁感应的互感现象。当在原线圈上加交变电流时，电流的大小和方向不断改变，它在铁芯中产生交变的磁场，穿过副线圈，变化的磁场在副线圈上产生感应电动势。这样原、副线圈在铁芯中的磁通量发生了变化，从而发生互感现象，产生了感应电动势。3
11、能量转化过程原线圈的电能 磁场能 副线圈的电能4 理想变压器的基本关系理想变压器功率关系基本关系（1）没有能量损失（铜损、铁损）（2）没有磁通量损失（磁通量全部集中在铁芯中）原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率：P入 P出原、副线圈的电压与匣数成正比，无关续表（1）只有一个副线圈时：电流关系I1n1I2n2电压关系U1n1，与负载、副线圈的多少U2n2基本关系（2）有多个副线圈时：由P入 P出得I1U1 I2U2 I3U3 InUn或I1n1 I2n2 I3n3 Innn频率关系电压制约关系功率电流f1 f2（变压器不改变交流电的频率）副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定原线圈的输入功率
12、P1由副线圈的输出功率P2决定原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定知能解读（二）输电线路损耗的计算1 两种损耗若输送功率为P输，输电电压为U输，输电线的总电阻为R线，则：（1）电压损耗：U损 I线R线P输U输2P输2U输R线。（2）功率损耗：P损 I R线2线R线。2 减小损耗的方法由电压损耗和功率损耗的公式可以看出，在不减小输送功率的前提下，减小损耗的方法有两个：（1）减小输电线路的电阻：由R l可知，间距一定时，使用电阻率小的材料或增大导S体的横截面积均可减小电阻。（2）增大电压：增大输电电压就可以减小输电线路的电流，从而大幅度减小两种损耗。方法技巧归纳方法技巧远距离高压输电问题的分
13、析方法方法指导处理远距离输电问题的一般思维步骤：（1）画出远距离输电的示意图，并在图上标出相应的物理量。（2）以变压器铁芯为界线区分各个回路。各回路独立，运用串联电路的特点和性质，分析回路中的电压、电流和功率等问题。（3）各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。（4）在计算输电线上的功率损耗时，思路应该是P损 I R线2U送。P损R线22U损R线 P送 P用，一定不能用（5）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定。易错易混辨析易错易混误认为变压器所接电源的输入电压一定是原线圈的输入电压变压器输入端没有负载时，原线圈两端的电压与电源电压是相等的。当输人端有负载时，原线圈两端电压加上负载两端电压等于电源电压。高考能力培养高考能力（一）考纲解读内容理想变压器远距离输电要求考纲解读理解理想变压器的特点及规律，并能进行简单的分析和计算会综合分析远距离输电问题，培养推理能力和分析解决问题的能力高考能力（二）能力培养理解能力
一轮复习知识点第十二章交变电流
