直流电路与交流电路的分析与计算
交流电流与直流电流的换算关系
交流电流与直流电流的换算关系
交流电流和直流电流是电学中两种不同类型的电流。
交流电流
是周期性变化的电流，它的方向和大小都会随着时间发生变化。
而
直流电流则是恒定方向和大小的电流。
在交流电流和直流电流之间进行换算时，需要考虑到它们的电压、电流和功率之间的关系。
首先，我们来看电压的换算关系。
对
于交流电压和直流电压，它们的换算关系是，交流电压的有效值等
于直流电压的大小。
这是因为交流电压是正弦波形式的变化，而其
有效值等于其峰值除以根号2，而直流电压的大小就是其有效值。
接下来是电流的换算关系。
对于交流电流和直流电流，它们的
换算关系是，交流电流的有效值等于直流电流的大小。
同样的道理，交流电流的有效值也是其峰值除以根号2，而直流电流的大小就是
其有效值。
最后是功率的换算关系。
对于交流功率和直流功率，它们的换
算关系是，交流功率的有效值等于直流功率的大小。
这是因为功率
是电压乘以电流，而在交流电路中，电压和电流都是随时间变化的，所以需要考虑它们的有效值。
总的来说，交流电流和直流电流之间的换算关系可以简单地归纳为，它们的有效值是相等的。
这是因为有效值可以反映出电压、电流和功率的实际大小，而在进行换算时，我们通常关心的也是它们的有效值。
因此，在实际应用中，可以直接将交流电流的有效值等同于直流电流的大小进行换算。
交流电路分析与直流电路分析的基本原理比较
交流电路分析与直流电路分析的基本原理比较引言：电路分析是电子工程的基础，其中交流电路分析和直流电路分析是常见的两种分析方法。
本文将分析并比较它们的基本原理，帮助读者更好地理解电路分析的不同方面。
一、交流电路分析的基本原理：交流电路分析是研究交变电路的行为和性质的过程。
交流电路中电流和电压是随时间变化的。
为了进行交流电路分析，我们需要使用复数形式的电压和电流。
复数形式使得分析计算更加方便。
交流电路的基本原理包括以下几个方面：1. 电压与电流的复数表示：在交流电路中，电压和电流都可以用复数表示，即以幅值和相位角的形式进行表示。
例如，电压可以表示为U = Um * cos(ωt + φ)，其中Um是电压幅值，ω是角频率，φ是相位角。
2. 阻抗和导纳：在交流电路中，我们引入了阻抗和导纳的概念。
阻抗表示电路对交流电的阻碍程度，而导纳表示电路对交流电的导通能力。
它们是复数形式的量，分别用Z和Y表示。
3. 电压和电流的关系：在交流电路中，电压和电流之间存在相位差。
根据欧姆定律和交流电路中的阻抗，我们可以得到电压和电流之间的关系。
根据基尔霍夫电流定律和电压定律，我们可以建立电压和电流的等效方程。
二、直流电路分析的基本原理：直流电路分析是研究直流电路的行为和性质的过程。
与交流电路不同，直流电路中电流和电压是恒定不变的。
直流电路的基本原理包括以下几个方面：1. 电压与电流的线性关系：在直流电路中，电压和电流之间遵循线性关系。
根据欧姆定律，电压等于电流乘以电阻。
这个关系简化了直流电路分析的过程。
2. 基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是直流电路分析的重要工具。
根据基尔霍夫电流定律和电压定律，我们可以建立节点电流和回路电压的等效方程。
通过求解这些方程，我们可以确定电路中电压和电流的分布。
3. 等效电阻：在直流电路中，电路元件可以用等效电阻进行简化。
等效电阻是指在直流电路中具有与原电路相同电流-电压特性的电阻。
这简化了直流电路的分析和计算过程。
交流 直流 电路实验报告
交流直流电路实验报告实验目的：通过搭建、测量和分析直流电路，理解并掌握交流和直流电路的特性以及相关的基本电路定律。
实验器材和仪器：直流电源、电流表、电压表、电阻、导线、万用表等。
实验原理：直流电路是电流方向不变的电路，其中的电压、电流都是恒定的。
而交流电路是电流方向周期性变化的电路，其中的电压、电流会随时间而变化。
实验中我们将使用直流电源，通过串联电阻、并联电阻等方式搭建直流电路，并根据实验数据进行计算和分析，从而掌握其特性。
实验步骤：1. 第一步：搭建串联电阻电路a) 将直流电源的正端和负端分别与两个电阻的一端相连，另一端通过导线连接起来；b) 使用电流表分别测量两个电阻上的电流，并记录下来；c) 使用电压表测量两个电阻之间的电压。
2. 第二步：搭建并联电阻电路a) 将直流电源的正端和负端分别与两个电阻的一端相连，另一端通过导线连接起来；b) 使用电流表测量并联电阻上的电流，并记录下来；c) 使用电压表测量并联电阻两端的电压。
3. 第三步：测量串联电阻电路的总电阻a) 断开串联电阻电路的一个电阻，将电流表连接到所断开的位置上；b) 通过直流电源，使电流表达到相同测量范围的最大值，并记录下来。
4. 第四步：测量并联电阻电路的总电阻a) 断开并联电阻电路的一个电阻，将电流表连接到所断开的位置上；b) 通过直流电源，使电流表达到相同测量范围的最大值，并记录下来。
实验数据处理与分析：根据实验所得的电流和电压数据，可以按照欧姆定律进行计算、分析和比较，得出实验结果。
具体计算过程和结果如下：1. 串联电阻电路的计算：a) 根据欧姆定律，计算两个电阻上的电流值；b) 根据电压表测量值，计算两个电阻之间的电压值。
2. 并联电阻电路的计算：a) 根据欧姆定律，计算并联电阻上的电流值；b) 根据电压表测量值，计算并联电阻两端的电压值。
3. 串联电阻电路的总电阻计算：a) 根据测量数据，计算两个电阻串联时的总电流值；b) 根据直流电源的电压和总电流，计算串联电阻电路的总电阻。
2022-2023年高考物理一轮复习 直流电路和交流电路的分析课件 (2)(重点难点易错点核心热点)
解析 根据闭合电路欧姆定律，电阻 R2 中的电流为 I＝R1＋ER2＋r＝0.5 A， A 项错误；电路中 A、B 两点之间的电压为 UAB＝IR1＝0.5×4 V＝2 V，B 项错 误；若在 C、D 间连一个理想电流表，则外电路总电阻为 R＝R1＋RR2＋2RR3 3＝7 Ω， 电阻 R1 中的电流为 I1＝R＋E r＝23 A，电阻 R3 中的电流为 I3＝12I1＝13 A，理想电 流表的读数是13 A，C 项正确；若在 C、D 间连一个理想电压表，其测量的电 压为 R2 两端的电压，R2 两端的电压 U2＝IR2＝0.5×6 V＝3 V，理想电压表的读 数是3 V，D 项错误。
答案 C
2．如图为某控制电路，由电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及电位器(滑动变阻器)R 连接而成，L1、L2 是两个指示灯。当电位 器的触片由 b 端滑向 a 端时，下列说法正确的是( )
A．L1、L2 都变亮 C．L1 变亮，L2 变暗
B．L1、L2 都变暗 D．L1 变暗，L2 变亮
解析 当滑片由 b 端向 a 端滑动时，R 接入电阻增大，总电阻增大；由闭 合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由 U＝E－Ir 可知 路端电压增大，则 R1 两端的电压增大，所以通过 R1 的电流增大，而总电流减 小，所以通过 L1 的电流变小，即 L1 变暗；L1 两端电压减小，并联电压增大， 所以 R2 两端的电压增大，所以通过 R2 的电流增大，而通过 L1 的电流变小，所 以通过 L2 的电流变小，即 L2 变暗。故 B 项正确。
解析 由题图可知，交变电流的电动势的最大值 Em＝20 V，交变电流的电 动势的周期为 T＝0.25 s，频率为 f＝T1＝4 Hz，线圈转动的角速度 ω＝2πf＝8π rad/s，产生的感应电动势瞬时值表达式为 e＝Emsinωt＝20sin8πt(V)，A 项错误； 交变电流的电动势的有效值为 E＝E2m＝10 2 V，由闭合电路欧姆定律得交变 电流的有效值为 I＝ER＝ 2 A，B 项正确；若将此电动势加在电容器上，电容 器的耐压值应不小于电动势最大值，即不小于 20 V，C 项错误；由交变电流的 电动势最大值表达式 Em＝NBSω 可知，若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀 速转动的速度增大到原来的 2 倍，则产生的交变电流的电动势的最大值增大到 原来的 2 倍，为 40 V，D 项正确。
交流电路分析与直流电路分析的电路可靠性对比研究
交流电路分析与直流电路分析的电路可靠性对比研究引言：电路可靠性是电子工程中一个重要的考量因素，尤其对于需要长时间运行和高可靠性要求的设备来说。
在电路分析中，直流电路和交流电路是两个主要的分析对象。
本文将对直流电路与交流电路的电路可靠性进行对比研究，通过分析不同电路分析方法的特点，探讨两者的可靠性优劣。
一、电路分析方法简介直流电路分析是电子工程中最常用的分析方法之一。
在直流电路中，电流的方向是恒定的，电压和电流的关系容易建立，因此直流电路的分析和计算较为简单。
通常直流电路中使用欧姆定律和基尔霍夫定律进行计算，易于采用数学方法进行求解。
交流电路分析是电子工程中的另一个重要的分析方法。
与直流电路不同，交流电路中电压和电流是周期性变化的，包含有大量的频率信息，需要通过复数和相量的方法进行分析。
在交流电路分析中，常用的方法包括复数阻抗分析、相量分析和复数功率分析等。
二、电路可靠性的影响因素电路可靠性是指电路系统连续无故障运行的能力。
电路可靠性受到多种因素的影响，包括元器件的质量、环境的变化、电路布线的合理性等。
本文将重点讨论两个分析方法对电路可靠性的影响。
1. 元器件质量元器件的质量直接影响电路的可靠性。
在直流电路中，元器件质量的要求相对较低，因为直流电路本身的特点决定了元器件的可靠性要求较低。
而在交流电路中，频率变化会引起元器件内部的能量损耗和热量产生，对元器件的质量有更高的要求。
因此，交流电路中常使用高质量的元器件，以提高电路的可靠性。
2. 环境的变化环境的变化也会对电路可靠性产生重要影响。
直流电路中由于电流和电压的恒定性，对温度、湿度等环境因素要求相对较低。
然而，交流电路中频率变化会导致电路元器件的温度升高，对环境的要求较高。
为了提高交流电路的可靠性，需要采取措施降低环境因素对电路的影响。
三、直流电路与交流电路可靠性对比直流电路和交流电路在可靠性方面存在一些差异。
1. 直流电路的可靠性较强直流电路由于其电流和电压的恒定性，使得元器件受到的损耗和热度较低，从而提高了电路的可靠性。
第1讲 直流电路与交流电路的分析
4
核心要点提炼
高考热点突破
核心素养提升
@《创新设计》
直流电路的分析与计算 直流电路的动态分析 【典例1】 (2019·浙江教育绿色评价联盟适应性考试)如图1所示，电源的电动势 为E、内阻为r，定值电阻R的阻值也为r，滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动 变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，下列说法正确的是( )
A.电压表示数为62 V C.排气扇输出功率为43 W
19
图7 B.变压器的输入功率为186 W D.保险丝熔断电流不得低于2 A
核心要点提炼
高考热点突破
核心素养提升
@《创新设计》
解析 原线圈输入电压最大值为 Um＝311 V，原线圈输入电压为 U1＝220 V，根据 变压器变压公式，U1∶U2＝5∶1，可知副线圈输出电压 U2＝44 V，选项 A 错误； 变压器的输出功率为 P 出＝U2I＝44×2 W＝88 W，根据变压器输入功率等于输出 功率，可知变压器输入功率为 P 入＝88 W，选项 B 错误；由 P 出＝P 灯＋P 扇＝44 W ＋P 扇＝88 W 可知，P 扇＝44 W。照明灯中电流 I 灯＝PU灯2＝1 A，排气扇中电流 I 扇＝ I－I 灯＝1 A，排气扇内阻发热功率为 P 热＝I2扇r＝1 W，由 P 扇＝P 热＋P 出可得排气扇 输出功率为 P 出＝43 W，选项 C 正确；由 P 入＝U1I1，解得保险丝中电流 I1＝0.4 A， 即保险丝熔断电流不得低于 0.4 A，选项 D 错误。
10
核心要点提炼
高考热点突破
核心素养提升
@《创新设计》
解析 当电位器的触头向b端滑动时，电路的总电阻增大，干路电流减小，所以 内电压减小，路端电压增大，所以R1两端的电压增大，流过R1的电流变大，电 流表示数变大；因为干路电流减小，则通过L1的电流变小，L1变暗，L1两端电 压减小，路端电压增大，所以电位器两端电压增大，L2中电流增大，所以L2变 亮，电容器两端的电压变大，根据Q＝CU知电容器带电荷量增大，故选项A、B、 C错误，D正确。 答案 D
直流电路和交流电路的分析
直流电路和交流电路的分析直流电路是指电流方向始终保持不变的电路。
在直流电路中，电流从正极流向负极，电流大小随着电压和电阻的变化而改变。
而交流电路则是电流方向周期性地改变的电路。
交流电路中的电流随着时间的变化而变化，产生周期性的正负摆动。
一、直流电路分析在直流电路分析中，我们通常使用基尔霍夫定律和欧姆定律来计算电流和电压。
基尔霍夫定律可以总结为两个原则：节点电流定律和环路电压定律。
1. 节点电流定律节点电流定律指出，在任何一个节点处，流入节点的电流等于流出节点的电流之和。
根据节点电流定律，我们可以根据电路图来建立方程组，通过求解方程组来计算电流值。
2. 环路电压定律环路电压定律指出，在任何一个闭合回路中，电压源的代数和等于电阻元件的代数和。
根据环路电压定律，我们可以通过沿着任意一条闭合回路进行电压计算。
通过电阻的欧姆定律，我们可以根据电压和电阻的关系来计算电流值。
二、交流电路分析在交流电路分析中，我们需要考虑频率和相位的影响。
交流电路中的电流和电压随着时间的变化而变化，可以表示为正弦波。
因此，我们需要使用复数形式的分析方法，例如复数阻抗和相量表示法。
1. 复数阻抗复数阻抗是描述交流电路中电阻、电感和电容元件的特性的一种方法。
电阻的复数阻抗等于其本身，电感的复数阻抗与频率有关，电容的复数阻抗与频率的倒数有关。
通过计算复数阻抗，我们可以得到交流电路的总阻抗，从而计算电流和电压。
2. 相量表示法相量表示法是一种将交流电路中的电流和电压表示为幅值和相位角的方法。
相量表示法可以方便地进行计算和分析，特别适用于频率和相位的变化。
通过将交流电路中的电流和电压表示为相量，我们可以使用简单的代数运算来计算电流和电压的值。
总结：直流电路和交流电路是电路学习中的重要内容，通过基尔霍夫定律、欧姆定律、复数阻抗和相量表示法等方法，可以对电流和电压进行准确的分析。
直流电路分析主要依靠基尔霍夫定律和欧姆定律，而交流电路分析需要考虑频率和相位等因素。
2023新教材高考物理二轮专题复习专题：直流电路与交流电路
专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一直流电路的分析与计算电路动态分析的两种方法(1)程序法最常规的方法(2)极限法最直接的方法即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．例1 [2022·陕西渭南市教学质量检测](多选)如图所示，电流表示数为I，电压表示数为U，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器C所带的电荷量为Q，电源内阻不能忽略．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，下列说法正确的是( )A．U增大、I减小B．U减小、I增大C．P增大、Q减小D．P、Q均减小[解题心得]预测1 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻小于电源的内阻，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是( )A．电流表的读数变大B．灯泡L变亮C．电源输出功率先减小后增大D．电压表的读数先增大后减小预测2 [2022·四川绵阳模拟]如图所示，闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中( )A．电流表A1的示数变小B．电流表A2的示数变小C．电压表V的示数变小D．电阻R1的电功率变大考点二交变电流的产生及变化规律解答交变电流问题的三点注意(1)理解两个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点：线圈与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦ＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变，线圈Δt与中)的关系类比v和a(ΔvΔt性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦ最大，e最大，i最大，电流方向不变．Δt(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值．(3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交流电路中的有关问题．例2 [2022·浙江1月]如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动．下列说法正确的是( )A．甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B．乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C．甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D．乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电[解题心得]预测 3 [2022·湖北押题卷]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，电动势随时间的变化规律如图线a 所示．仅调整线圈转速，电动势随时间的变化规律如图线b 所示，则图线b 电动势瞬时值的表达式是( )A ．e ＝100sin 5πt (V)B ．e ＝100sin100πt 3(V)C ．e ＝120sin 5πt(V)D ．e ＝120sin100πt 3(V )预测4 [2022·山东章丘二模]一半径为a 的半圆形单匝闭合线框，其总电阻为r ，空间中存有方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．某时刻在外力驱动下，线框开始绕其水平放置的直径以角速度ω匀速转动(左侧观察顺时针转动)．t 时刻线框恰好转动至如图所示的竖直平面，下列说法正确的是( )A ．线框匀速转动一周的过程中外力做功为W ＝π3B 2a 4ω4rB ．从t 时刻开始计时，感应电动势的表达式为e ＝πBωa 22sin (ωt)VC ．线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q ＝√2π2Ba 28rD ．设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－Bπωa 24考点三 变压器与远距离输电1．理想变压器原副线圈中各物理量的三个制约关系(1)电压制约：输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1. 原制约副n1(2)电流制约：原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2. 副n1制约原(3)功率制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2. 副制约原2．分清远距离输电的三个回路和三种关系(1)理清三个回路(2)分清三种关系例 3 [2022·河北卷]张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t＝0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U.忽略线圈电阻，下列说法正确的是( )A．发电机输出的电压为√2πNBSzB．发电机输出交变电流的频率为2πnzC．变压器原、副线圈的匝数比为√2πNBSnz∶UD．发电机产生的瞬时电动势e＝√2πNBSnz sin (2πnz)t[解题心得]预测5 [2022·湖北押题卷]如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表．已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加入垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的电热功率与电阻R的功率相等．下列说法正确的是( )时刻两电流表示数均达最大A．T2时刻两电流表示数均为0B．T4C．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大预测6 [2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小预测7 [2022·福建押题卷]如图所示为研究远距离输电的装置．理想变压器T1、T2的匝数比相等(n1∶n2＝n4∶n3)，变压器T1的输入电压u1＝e＝50√2sin 100πt(V)，输电线的总电阻为r，则( )A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50 VB．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为100 HzC．闭合的开关数越多，所有灯泡获得的总功率越大D．依次闭合开关S1、S2、S3…，灯泡L1越来越暗素养培优·情境命题利用理想变压器规律解决实际问题情境1 [2022·江苏冲刺卷]互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则( )A．该电流表可用来测量直流电B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大C．该电流表测电流时相当于降压变压器D．测量时电流表应串联在被测通电导线中[解题心得]情境2 [2022·历城二中测评]如图是一个家庭用的漏电保护器的简单原理图，它由两个主要部分组成，图中左边虚线框内是检测装置，右边虚线框内是执行装置．检测装置是一个特殊的变压器，它把即将引入室内的火线和零线并在一起绕在铁芯上作为初级(n1匝)，另绕一个次级线圈(n2匝)．执行装置是一个由电磁铁控制的脱扣开关．当电磁铁的线圈中没有电流时，开关是闭合的，当电磁铁的线圈中的电流达到或超过一定值时，开关断开，切断电路，起到自动保护作用．我国规定当漏电流达到或超过30 mA时，就要切断电路以保证人身的安全．至于电磁铁中的电流达到多大时脱扣开关才断开，则与使用的具体器材有关，如果本题中的脱扣开关要求电磁铁中的电流至少达到80 mA才会脱扣，并且其检测装置可以看作理想变压器，那么，n1与n2的比值为( )A．n1∶n2＝5∶3 B．n1∶n2＝3∶5C．n1∶n2＝8∶3 D．n1∶n2＝3∶8[解题心得]情境3 [2022·广东冲刺卷]氮化镓手机充电器具有体积小、功率大、发热量少的特点，图甲是这种充电器的核心电路．交流电经前端电路和氮化镓开关管后，在ab端获得如图乙所示的高频脉冲直流电，经理想变压器降压后在cd端给手机充电，则正常工作时，变压器cd输出端( )A．输出的电压也是直流电压B．输出电流的频率为2TC．输出电流的有效值大于ab端输入电流的有效值D．需将输入电压转变为交流电，输出端才会有电压输出[解题心得]情境4 [2022·山东冲刺卷]近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示．环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器．原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12 V22 W”的照明电灯，示意图如图乙所示，图中电压表与电流表均为理想交流电表．原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值U m＝220√2 V，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光．则( )A．原线圈两端电压的有效值和t＝2.5×10－3 s的电压瞬时值相等B．若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小C．照明电灯正常发光时，电流表的读数为0.05 AD．在t＝5×10－3 s时刻，电压表的示数为零[解题心得]专题十二直流电路与交流电路高频考点·能力突破考点一例1 解析：当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，接入电路中的电阻减小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，由路端电压U＝E－Ir知U变小，电压表示数减小，电流表示数增大，R2两端电压增大，功率P增大，电容器与变阻器并联，所以电容器两端电压减小，由公式Q＝CU可知，电荷量减小，故B、C正确．答案：BC预测 1 解析：滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数最大；滑动变阻器的滑片位于中间时，滑动变阻器两部分并联的阻值最大，此时电路的外电阻最大，干路电流最小，路端电压最大，电流表示数小于初始位置时的示数；滑动变阻器的滑片位于最左端时，滑动变阻器两部分并联的阻值为零，此时电路的外电阻最小，干路电流最大，路端电压最小，电流表示数为零，所以A、B错误，D正确．滑动变阻器两部分并联的阻值先增大后减小，但与灯泡L及内阻的阻值关系未知，故输出功率无法确定，C错误．答案：D预测2 解析：程序法：在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流变小，选项A 正确；由于干路电流变小，根据U外＝E－Ir可知外电路两端的电压变大，电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，则并联部分电路两端的电压变大，即电压表V的示数变大，通过电阻R2的电流变大，即电流表A2的示数变大，选项B、C错误；根据P1＝I2R1可知，电阻R1不变，通过R 1的电流变小，则电阻R 1的电功率变小，选项D 错误．结论法：根据“串反并同”，滑动变阻器R 的滑片向右滑动的过程，R 变大，与之间接串联部分的电流、电压减小，R 1的电功率变小，选项A 正确、D 错误；与之并联部分的电流、电压变大，选项B 、C 错误．答案：A 考点二例2 解析：图中细短铁丝被磁化之后，其作用相当于小磁针，根据其分布特点可判断出甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故选项A 正确；而乙图中，磁针分布的方向并不相同，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故选项B 错误；根据发电机原理可知，甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故选项C 错误；乙图中线圈匀速转动时，由于线圈切割磁感线的速度方向始终与磁场垂直且所在位置的磁感应强度大小不变，所以匀速转动时产生的是大小恒定的电流，故选项D 错误．答案：A预测3 解析：由图可知，调整转速前后周期之比Ta Tb ＝0.040.06＝23由ω＝2πT可知角速度与周期成反比，得调整转速前后角速度之比为ωa ωb＝T b T a＝32调整线圈转速之后，交流电的角速度ωb ＝2πT b＝2π0.06 s ＝100π3rad/s感应电动势最大值E m ＝NBSω转速调整前后，NBS 相同，E m 与ω成正比Ema E mb ＝ωa ωb由图可知，调整线圈转速之前交流电的最大电动势E m a ＝150 V所以调整线圈转速之后交流电的最大电动势E m b ＝ωb ωaE m a ＝23×150 V＝100 V线圈从中性面开始转动计时，所以图线b 电动势的瞬时值表达式e ＝100sin 100πt 3(V)，故选B.答案：B预测4 解析：根据法拉第电磁感应定律有，线框中产生感应电动势的有效值为E 有＝√2＝√22NBSω＝√24πa 2Bω，则线框匀速转动一周的过程中线框中产生的焦耳热为Q ＝E 有2 ET ，T ＝2πω，联立解得Q ＝π3B 2a 4ω4r，线框匀速转动一周的过程中外力做功等于线框中产生的焦耳热，即W ＝Q ＝π3B 2a 4ω4r，故A 正确；t 时刻开始计时，线框中产生的感应电动势的表达式为e ＝E m cosωt ＝πBωa 22cos (ωt )V ，B 错误；线框从t 时刻转到水平位置的过程中电路中的电荷量为q＝ΔΦr＝BΔS r＝12Bπa 2r＝Bπa 22r，C 错误；设N 点电势为零，t 时刻M 点电势为φM ＝－(πaπa +2a)·e＝－(πaπa +2a)·πBωa 22·cos 0＝－π2Bωa 22(π+2)，故D 错误．答案：A 考点三例3 解析：发电机线圈的转速为nz ，输出交变电流的频率为f ＝ω2π＝nz ，B 错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为E m ＝NBS ·2π·nz ，输出电压的有效值为E ＝m √2＝√2πNBSnz ，A 错误；变压器原、副线圈的匝数比为n 1n2＝EU ＝√2πNBSnzU，C 正确；发电机产生的瞬时电动势为e ＝E m sin ωt ＝2πNBSnz sin (2πnz )t ，D 错误．答案：C预测5 解析：电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，A 、B 错误；根据题意得I 12×100R ＝I 22×R ，I 1I2＝n 2n 1，解得n 1n 2＝101，C 正确；由图乙可知当磁感应强度最大时，磁感应强度的变化率为零，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D 错误．答案：C预测6 解析：设原线圈两端电压为U 1，副线圈两端电压为U 2，通过原线圈的电流为I 1，通过副线圈的电流为I 2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R 1的等效电阻为R ′＝U 1I 1＝n 1n 2U 2n 2n 1I 2＝(n1n 2)2U2I 2＝(n1n 2)2R 1；保持P 1位置不变，将原、副线圈及电阻R 1等效为一定值电阻，P 2向左缓慢滑动过程中，R 2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I 增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U 减小，A 项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R 1消耗的功率增大，B 项正确；当P 2位置不变，P 1向下滑动时，n 2减小，等效电阻R ′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R 2两端电压减小，C 项错误；由于R 2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R 1的功率增大，D 项错误．答案：B预测7 解析：闭合开关后，灯泡两端的电压为U 4＝n 4n 3U 3＝n 4n 3(U 2－ΔU )＝n 4n 3(n2n 1U 1−ΔU )＝U 1－n 4n 3ΔU ，A 错误；变压器不改变频率，交变电流的频率为f ＝ω2π＝50 Hz ，B 错误；设升压变压器的输出电压为U 2，输送电流为I 2，所有灯泡获得的总功率为P ＝U 2I 2−I 22r ＝−E (E 2−E 22E )2+E 22 4E闭合的开关数越多，灯泡总电阻越小，所以灯泡总功率有可能先增大后减小，也有可能一直减小，C 错误；依次闭合开关S 1、S 2、S 3…，灯泡总电阻逐渐减小，输送电流逐渐增大，所以灯泡两端的电压逐渐减小，灯泡L 1越来越暗，D 正确．答案：D 素养培优·情境命题情境1 解析：互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，故A 错误；电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故B 正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C 错误；测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，故D 错误．答案：B情境2 解析：根据题意可知n1n 2＝I2I 1＝80 mA 30 mA＝83，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C情境3 解析：经过变压器输出的电压为交流电压，A 错误；由乙图可知周期为T ，故输出电流的频率为f ＝1T ，B 错误；由于变压器为降压变压器，则输入电压有效值大于输出电压有效值，根据变压器的输入功率等于输出功率，可知输出电流的有效值大于ab 端输入电流的有效值，C 正确；变压器的工作原理是电磁感应，只要输入电流的大小发生变化，产生的磁场就会发生变化，磁通量就会发生变化，输出端就会有电压输出，故不需要将输入电压转变为交流电，输出端也可以有电压输出，D 错误．答案：C情境4 解析：原线圈两端电压的有效值为U ＝m √2＝220 V ，由图丙可知电压周期T ＝2×10－2s ，则电压瞬时值表达式为u ＝U m cos2πTt ＝220√2cos (100πt )，当t ＝2.5×10－3 s 的电压瞬时值为u ＝220√2cos (100π×2.5×10－3)V ＝220 V ，故A 正确；电压表测的是输出电压，不会随外电阻的变化而变化，故B 错误；照明电灯正常发光时，电流为I 2＝P U 2＝116 A ，线圈匝数比为n1n2＝UU2＝22012＝553，电流表的读数为I＝I2n2n1＝0.1 A，故C错误；电压表的示数为有效值，即为12 V，故D错误．答案：A。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C．L1中电流的变化值大 于L3中电流的变化值
图612
D．L1上电压的变化值小于L2上电压的
【解析】当触头P向右移动时，电阻R变大，总
电阻变大，总电流变小，所以灯L1变暗；内阻、 R0与L1上电压变小，所以最终L2两端的电压变大， L2变亮；由于L2中电流变大，总电流减小，所以 L3中电流减小，灯泡L3变暗，L2中电流变大，L3 中电流减小，总的变化是相抵的效果，合起来
才是灯L1中电流的变化，所以L3中电流的变化更 大一些，灯L1上的电压与R0及内电压变化的总和 才等于L2上电压的变化． 【答案】AD
【同类变式】(2011·海南卷)如图613，E为内阻不能忽 略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与 A 分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S 断开，则( ) C A．V 的读数变大，A 的读数变小 B．V 的读数变大，A 的读数变大 C．V 的读数变小，A 的读数变小 D．V 的读数变小，A 的读数变大
计算通 过导体 的电荷
量q
通过导体产 生的热量、 电功以及确 定熔丝的熔
断电流
4.变压器和远距离输电 (1)变压器原、副线圈基本量的关系
功率关系 电压关系
P1=P2
U1 n1 ，与负载、副线圈的个数
U 2 n2
多少无关
电流关系
(1)只有一个副线圈：II12
n2 n1
(2)多个副线圈： I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn
4 电源的功率与效率
①电源的功率P：也称为电源的总功率，是电 源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：
P IE. ②电源内阻消耗功率P内：是电源内阻的热功率，
也称为电源的损耗功率，计算式为：P内 I 2r. ③电源的输出功率P外：外电路上消耗的功率，计
算式为：P外 IU外．
④电源的效率： P外 UI U .
E n t
1 E 2 Em
U
1 2
U
m
式
I
1 2 Im
物 理 意 义
反映不同 时刻交流 电的大小 和方向
也叫峰值，它 是瞬时值的最 大值，它反映 的是交流电大 小的变化范围
是指交流 电图象中 图线与时 间轴所围 成的面积 跟时间的 比值
交流电和直流 电通过相同阻 值的电阻，在 相同的时间内 产生的热量相 等
【解析】S断开，相当于外电阻变大，总电流减小， 故路端电压U=E-Ir增大，V 的读数变大．R3两端的 电压增大，电阻不变，A 的读数变大．
2．电路故障分析判断
【例2】如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2 正常发光．由于电路出现故障，突然发现灯L1变 亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析， 发生的故障可能是( )
或 U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn
2 远距离输电的几个基本关系：
①功率关系 P1 P2，P3 P4，P2 P线 P3.
②电压、电流关系 U1 n1 I2 ，U3 n3 I4 U2 n2 I1 U4 n4 I3
U2 U线 U3，I2 I3 I线．
③输电电流：I线
P EI E ⑤电源的输出功率与外电阻R的关系：电源的输出
功率：P外
UI
RE 2 (R r)2
E2 (R r)2
. 4r
R
因此作出P外与R的关系如图6 11所示，由图可以看出：
当R
r时，电源的输出功率最大，Pm
E2 4r
，
此时电源效率 50%.
2．交变电流的产生及变化规律
1 在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的
P2 U2
P3 U3
U2 U3 R线
.
④输电导线上损耗的电功率：
P线
I线U线
IR线
( P2 U2
)2 R线．
1．电路的动态分析问题
【例1】如图612所示的电路中，三只灯泡原来都正
常发光，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，下
面判断正确的是( )
A．L1和L3变暗，L2变亮 B．L1变暗，L2变亮，L3 亮度不变
1．直流电路的基本概念和规律
1电阻定律：R L
S
2 欧姆定律
①部分电路欧姆定律：I U R
②全电路欧姆定律：I E Rr
3电功和电热电功就是电场力做的功，公式是W UIt；
由焦耳定律知，电热公式是Q I 2Rt. ①对纯电阻而言，电功等于电热：
W Q UIt I 2Rt U 2 t. R
A．R1断路 B．R2断路
C．R3短路 D．R4短路
【解析】假设R1断路，因为R1、L1并联电路总电阻一定 小于L1的电阻，所以R1断路后干路总电阻增大，干路电流 减小，由R2、R3、R4与L2组成的电路电压与内电压均减小， 由全电路欧姆定律知灯泡 L1两端的电压增大 ，故L1变 亮．又因为灯泡L2两端的电压与由R2、R3、R4和组成的电 路电压相等，所以灯泡L2两端的电压减小，灯L3变暗，电 流表读数也变小．这与题设条件一致，原假设成立，所
②对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于 电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化 学能等其他形式的能，所以电功必然大于电热： W Q，这时电功只能用W UIt计算，电热只能用 Q I 2Rt计算，两式不能通用．
③电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化 为内能；流经非纯电阻电路，消耗的电能一部分转 化为内能，另一部分转化为其他形式的能．
线圈产生的是正弦交流电．
2 交变电流的函数表达式
感应电动势最大值：Em nBSw 瞬时电动势：e Em sin wt 瞬时电压：u Um sin wt 瞬时电流：i sin wt
3．交变电流的“四值”
瞬时值
最大值
平均值
有效值
重 要 关 系
e=Emsinwt
i=Imsinwt
Em=Байду номын сангаасBSw
以选项A正确．
假设R2断路，由R3、R4与L2组成的电路电阻增大，干 路总电阻也增大，干路电流减小，R1、L1并联电路电压减 小，灯L1变暗，与题设条件不同，原假设不成立，B错
假设R3短路，由R2、R4与L2组成电路电阻减小，干 路电流增大，所以灯泡L1两端的电压增大，L1变亮．又 因为R1、L1并联电路两端的电压与内电压的总和增大， 所以由全电路欧姆定律知R2、R4与L2组成的电路两端 电压减小，故灯L2变暗，但是干路电流增大、灯L2电流 减小，根据分流原理，流过电流表的电流变大，电流
注 意 点
生活用电的电压 为220V，其电 压瞬时值的表达
式为
是一个特殊 的瞬时值， 是瞬时值变 化的制约值
u=311sin314tV
不能用 来求解
对于非正弦 交变电流的 有效值，以 上关系式不 成立，应根 据定义来求
计算交流电
应 用 范 围
计算闪光电器 (如霓虹灯)的闪
光时间等
计算电容器 的耐压值