高中物理之交变电流知识点
高二物理交变电流知识点总结归纳
高二物理交变电流知识点总结归纳交变电流（Alternating Current，简称AC）是在时间的变化过程中电流方向和大小都不断变化的电流。
在高中物理学习中，交变电流是一个重要的知识点，它关乎到电流的特点、应用以及相关的电路等内容。
本文将对高二物理交变电流的知识点进行总结归纳，以帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。
一、交变电流的特点交变电流具有以下几个特点：1. 电流的方向和大小都是随时间而变化的，呈周期性变化。
2. 交变电流的平均值为零，即电荷在单位时间内往返运动，电流的正、负值相等。
3. 交变电流的频率和周期性与电源有关，常见的交流电频率为50Hz或60Hz。
4. 交变电流的最大值称为峰值电流，用I_m表示；最大值与有效值之间有特定的关系：I_m = √2 * I_eff，其中I_eff表示交变电流的有效值。
二、交变电路中的元件和参数在交变电路中，常用到以下元件和参数：1. 交流电源：交流电源是交变电流的来源，常见的交流电源有家庭用电插座和发电厂的交流电。
2. 电感器（L）：电感器是一种存储电能的元件，它的作用是抵抗电流变化，常用符号为L，单位是亨利（H）。
3. 电容器（C）：电容器是一种存储电荷的元件，它的作用是分担电流变化，常用符号为C，单位是法拉（F）。
4. 电阻器（R）：电阻器是一种控制电流大小的元件，它的作用是限制电流的流动，常用符号为R，单位是欧姆（Ω）。
5. 频率（f）：频率指单位时间内交变电流变化的次数，单位是赫兹（Hz）。
6. 周期（T）：周期指一个完整的交变电流的周期，即从一个极值到下一个极值所经过的时间，单位是秒（s）。
三、交变电路中的重要规律和公式在分析交变电路时，有一些重要的规律和公式需要掌握：1. 电压与电流的关系：U = I * Z，其中U表示电压，I表示电流，Z 表示交流电阻（由电感、电容和电阻组成）。
2. 交流电路中的欧姆定律：I = U / Z，欧姆定律同样适用于交变电路，但要注意其中的电阻值是交流电阻。
交变电流知识点及公式
交变电流知识点及公式交变电流是指方向和大小都随时间周期性变化的电流。
它是电流的一种常见形式，在电力输送和家庭用电中被广泛应用。
了解交变电流的知识点和公式可以帮助我们更好地理解和分析交流电路的行为。
一、交变电流的特点：1.频率：交变电流的频率是指单位时间内交变电流的变化次数。
单位为赫兹(Hz)。
在家庭用电中，交流电的频率通常为50Hz或60Hz。
2.幅值：交变电流的幅值是指电流波形中的最大值，表示电流的大小。
单位为安培(A)。
3.周期：交变电流波形中一个完整的周期是指电流从一个方向变化到另一个方向所需的时间。
4.波形：交变电流的波形通常采用正弦波形，也称为正弦交流电。
二、交变电流的公式及关系：1.交变电压公式：对于正弦交流电，其电压和电流之间的关系可以用以下公式表示：V(t) = Vm * sin(Wt + φ)其中，V(t)表示时刻t的电压值，Vm表示电压幅值，W表示角频率，t表示时间，φ表示相位差。
2.有效值公式：交变电流的幅值并不能很好地反映电流的大小，实际应用中常用有效值表示电流的大小。
有效值公式如下：Ie ff = Im / √2其中，Im表示电流的幅值，Ieff表示电流的有效值。
3.交变电流的周期和频率之间的关系：周期(T)和频率(f)之间的关系如下：f=1/TT=1/f其中，f表示频率，T表示周期。
4.交变电流的相位差公式：相位差表示电流波形和电压波形之间的时间差。
在正弦交流电中，电流和电压的相位差公式如下：φ = 2πft其中，φ表示相位差，f表示频率，t表示时间。
5.交变电流中的功率公式：交变电流的功率可以使用以下公式计算：P = Veff * Ieff * cos(φ)其中，P表示功率，Veff表示电压的有效值，Ieff表示电流的有效值，φ表示电流和电压的相位差。
三、交变电流的应用：交变电流有广泛的应用，包括：1.电力输送：交变电流可以通过变压器进行高压送电，然后通过变压器进行低压供电，方便电力输送和分配。
物理高二交变电流知识点
物理高二交变电流知识点交变电流是物理学中的重要概念之一。
它是电流在时间上发生周期性变化的现象。
对于学习物理的高中生来说，了解和掌握交变电流的相关知识点是必要的。
本文将介绍高二物理交变电流的几个重要知识点。
一、交变电流的定义和特点交变电流是指电流随着时间的推移而周期性变化的电流。
它的方向和大小在一个周期内是不断改变的。
交变电流通常用正弦函数表示，具有周期性、可变化和周期性变化的特点。
二、交变电流的频率和周期交变电流的频率是指单位时间内交变电流经过一个完整周期的次数。
频率的单位是赫兹(Hz)。
周期是指交变电流完成一个完整周期所需的时间。
频率和周期之间有以下关系：频率=1/周期。
在交流电路中，常见的电网频率为50Hz，即每秒完成50个周期。
三、交变电流的有效值和最大值交变电流的有效值是指具有相同功率交流电与相同功率直流电所产生的能力相同的电流。
有效值用大写字母“I”表示。
最大值是指交变电流的最大瞬时值，用大写字母“Imax”表示。
交变电流的有效值与最大值之间有以下关系：有效值=最大值/根号2。
四、交变电流的振幅和相位差交变电流的振幅是指交变电流波形图中从波峰到波谷的距离的一半。
振幅用小写字母“a”表示。
相位差是指两个交变电流波形图之间的时间差，常用角度来表示。
相位差可以使正值或负值，分别表示正相位差或负相位差。
五、交变电流的阻抗和电感在交流电路中，电流的流动受到电路元件的阻碍，这种阻碍被称为阻抗。
阻抗的单位是欧姆(Ω)。
电感则是一种导体对交变电流的电阻。
当电流通过电感时，电感会产生电磁感应，阻碍电流的流动。
六、交变电流的功率和功率因素交变电流的功率是指电流在单位时间内所做的功。
功率的单位是瓦特(W)。
在交流电路中，根据交流电压和电流的相位差，功率可以分为视在功率、有功功率和无功功率。
功率因素是指有功功率与视在功率之间的比值。
七、交变电流的应用交变电流广泛应用于生活和工业中的电力系统、电器设备和通信系统中。
高中物理《交变电流》知识梳理
Rr
思考:线圈处于中性面及与中性面垂直的位置时,各物理量有什么特点?
剖析:线圈处于中性面即线圈平面垂直于磁场时,Φ最大, Φ =0,e=0,i=0,电
t
流方向将发生变化,一个周期内线圈中电流的方向改变两次;线圈处于与
中性面垂直的位置即线圈平面平行于磁场时,Φ=0, Φ 、e、i最大,电流出
222
6)平均值: E =n Φ ,I = E 。
t R
3.交变电流相关物理量的表达式及其图像
线圈在中性面位置开始计时
磁通量
函数表达式 Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt
图像
电动势
e=Em sin ωt=nBSω sin ωt
电压 电流
u=Um sin ωt = REm sin ωt
Rr
高考 物理
课标专用
《交变电流》知识梳理
基础篇
考点一 交变电流的产生及描述
一、交变电流 1.交变电流的概念:电流和电压随时间做周期性的变化,这样的电流叫作 交变电流,简称交流。 2.几种常见的交流电
二、正弦式交变电流 1.产生:线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。 2.描述交变电流的物理量 1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。 2)频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。 3)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。如电流的瞬时值i=Im sin ωt。 4)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值。 5)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值。对正弦式交变电 流,其有效值和峰值的关系为:E= Em ,U=Um ,I= Im 。
A.电流表A1示数减小 B.电流表A2示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述
交变电流一、交变电流的产生规律1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。
(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。
(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。
(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。
3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 求出相应峰值。
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。
①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。
二、交变电流有效值的求解方法1．有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算)． 2．有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 3．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解．(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量． (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、如图所示，一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO ′以角速度ω匀速运动。
高三交变电流知识点
高三交变电流知识点交变电流是电工学中的基础概念之一，对于高三学生来说，了解交变电流的基本知识点对于学习电工学以及相关专业都有着重要的作用。
下面将介绍几个高三交变电流的知识点。
1. 交变电流的概念：交变电流是指电流的方向和大小随时间变化的电流。
与直流电流不同，交变电流的方向在一定的时间内可以在正向和反向之间交替变化。
2. 交变电流的形式：交变电流可以表示为正弦函数的形式，即I=I_m sin(ωt+φ)，其中I是电流的大小，I_m是峰值电流，ω是角频率，t是时间，φ是相位差。
由于交变电流的频率一般比较高，可以用角频率来描述。
3. 交变电流的频率：交变电流的频率是指电流的周期性重复的次数，单位是赫兹(Hz)。
在交流电网中，一般使用50Hz或者60Hz的频率。
4. 交变电流的峰值、有效值和均值：交变电流的峰值是指电流波形的最大值，用I_m表示。
有效值是指交变电流在一定时间内所产生的热效果与相同时间的直流电流所产生的热效果相等的大小，用I_rms表示。
均值是指交变电流在一个电周期内的平均值，用I_avg表示。
5. 交变电流的相位差：交变电流的相位差是指交流电压和电流之间的相位差，用于描述电流和电压之间的时间关系。
相位差的单位是弧度。
6. 交变电流的阻抗：阻抗是交流电路中电流和电压之间的比例关系，可以用来描述电阻对交变电流的阻碍程度。
交变电阻由电阻、电感和电容构成。
7. 交变电流的三要素：交变电流的三要素分别是幅值、频率和相位。
幅值是指电流或电压信号的峰值大小；频率是指信号波形的周期性重复次数；相位是指信号波形与参考信号之间的时间差。
8. 交变电流在电能传输中的应用：交变电流在电力系统中得到了广泛的应用，尤其是高压输电。
通过变压器的升压和降压作用，将交变电流的电压调整到合适的等级，实现电力的远距离传输。
总结：高三学生在学习交变电流时，应该掌握交变电流的基本概念、形式以及相关的计算方法。
了解交变电流的频率、峰值、有效值等重要参数，以及交变电流在电能传输中的应用。
高中物理交变电流知识点
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高中物理交变电流知识点归纳
交变电流一．交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流;其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电;如图所示b 、c 、e 所示电流都属于交流电,其中图b 是正弦交流电;而a 、d 为直流,其中a 为恒定电流;本章研究对象都是交流电;二．正弦交流电的变化规律正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动;电动势的产生：ab bc cd da 四条边都会切割磁感线产生感生电动势ab cd 边在任意时刻运动方向相同,电流方向相反,电动势会抵消； bc da 边在任意时刻运动方向相反,电流方向相反,电动势会叠加 ③任意时刻t,线圈从中性面转过角度θ=ω·t三．正弦式交变电流的变化规律线圈在中性面位置开始计时函数图象磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势 e ＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt 电压 u ＝U m sin ωt ＝错误!sin ωt 电流i ＝I m sin ωt ＝错误!sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角,同时还是线框面与中性面的夹角当从平行B 位置开始计时：则：E=εm cosωt , I ＝I m cosωt 此时V 、B 间夹角为π/2一ωt ． 对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BSω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBSω;感应电动势的峰值仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B 和角速度ω四个量决定;与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合无关; 四．几个物理量1．中性面：匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面;t=0 1 此位置过线框的磁通量最多．此位置不切割磁感线2此位置磁通量的变化率为零斜率判断．无感应电动势;E=εm sinωt=0,I ＝iotiotiot iotiot图151(a d ))(b ()c ()d ()e 俯视图I m sinωt=03此位置是电流方向发生变化的位置,具体对应图中的t 2,t 4时刻,因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面,电流的方向改变两次,频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次． 2．交变电流的最大值：1ω是匀速转动的角速度,其单位一定为弧度／秒,2最大值对应的位置与中性面垂直,即线框面与磁感应强度B 平行． 3最大值对应图中的t 1、t 3时刻,每周中出现两次．3．瞬时值E=εm sinωt, I ＝I m sinωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时,不要忘记写单位,4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值,它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电,直流电通过相同阻值的电阻,在相同时间内产生的热量相同,则直流电的值为交流电的有效值．1正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2m ε I=2m I U=2m U ;注意：非正弦或余弦交流无此关系,但可按有效值的定义进行推导; 2伏特表与安培表读数为有效值．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值;3用电器铭牌上标明的额定电压、额定电流值是指有效值． 4保险丝的熔断电流指的是有效值 例如生活中用的市电电压为220V ,其最大值为2202V=311V有时写为310V ,频率为50HZ,所以其电压即时值的表达式为u=311sin314t V;峰值、有效值、平均值在应用上的区别;峰值是交流变化中的某一瞬时值,对纯电阻电路来说,没有什么应用意义;若对含电容电路,在判断电容器是否会被击穿时,则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值;对正弦交流电,其正半周或负半周的平均电动势大小为πωεnBs T Bs n 222=⋅=,为峰值的2/π倍;而一周期内的平均感应电动势却为零;在计算交流通过电阻产生的热功率时,只能用有效值,而不能用平均值;在计算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值; 5．周期与频率：表征交变电流变化快慢的物理量,交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹Hz ． 角速度、频率、周期的关系ω=2πf=Tπ2 五．交流电的相关计算从中性面开始转动线圈平面跟磁感线平行时1在研究电容器的耐压值时只能用峰值．2在研究交变电流做功、电功率及产生热量时,只能用有效值． 3在研究交变电流通过导体截面电量时,只能用平均值． 4在研究某一时刻线圈受到的电磁力矩时,只能用瞬时值．疑难辨析交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比;当线圈在匀强磁场中匀速转动时,线圈磁通量也是按正弦或余弦规律变化的;若从中性面开始计时,t=0时,磁通量最大,φ应为余弦函数,此刻变化率为零切线斜率为零,t=4T时,磁通量为零,此刻变化率最大切线斜率最大,因此从中性面开始计时,感应电动势的瞬时表达式是正弦函数,如图所示分别是φ=φm cos ωt 和e=εm sin ωt;从图象中我们可以看到,φ和e 其中一个取最大值的时候,另一个必定为0;一、关于交流电的变化规律例1如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0．5T,边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝,线圈电阻r ＝1Ω,线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动,角速度为ω＝2πrad ／s,外电路电阻R ＝4Ω,求： 1转动过程中感应电动势的最大值．2由图示位置线圈平面与磁感线平行转过600时的即时感应电动势． 3由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势． 4交流电电表的示数． 5转动一周外力做的功． 661周期内通过R 的电量为多少 解析： ΔΦ=BS sinωt ω=2π/T=θ/Δt1感应电动势的最大值,εm ＝NBωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V 2转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V 3通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=NΔΦ/Δt=2．6V4电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V5转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝2mε2R 十r·T ＝0．99J661周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C例 2 交流发电机在工作时产生的电压流表示式为sin m u U t ω=,保持其他条件不变,使该线圈的转速和匝数同时增加一倍,则此时电压流的变化规律变为A ．2sin 2m U t ωB ．4sin 2m U t ωC ．2sin m U t ωD ．sin m U t ω二、表征交流电的物理量例3. 交流发电机的转子由B 平行S 的位置开始匀速转动,与它并联的电压表的示数为,那么当线圈转过30°时交流电压的即时值为______V;例4. 右图为一交流随时间变化的图像,求此交流的有效值;答案 I=5A例5.交流发电机转子有n 匝线圈,每匝线圈所围面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,匀速转动的角速度为ω,线圈内电阻为r ,外电路电阻为R ;当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,求：⑴通过R 的电荷量q 为多少⑵R 上产生电热Q R 为多少⑶外力做的功W 为多少 分析：⑴由电流的定义,计算电荷量应该用平均值：即()()r R nBSq r R t nBS r R t n r R E I t I q +=∴+=+∆Φ=+==,,而,这里电流和电动势都必须要用平均值．．．,．不能用有．．．．效值、最大值或瞬时值．．．．．．．．．．;⑵求电热应该用有效值．．．,先求总电热Q ,再按照内外电阻之比求R 上产生的电热Q R这里的电流必须要用有效值,不能用平均值、最大值或瞬时值;⑶根据能量守恒,外力做功的过程是机械能向电能转化的过程,．电流通过电阻．．．．．．,．又将电能转化为内能．．．．．．．．．,．即．放出电热．．．．;因此W =一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能; 感抗与容抗1.电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗X L 来表示：X L =2πf L此式表明线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感对交变电流的作用就越大,感抗也就越大;自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用,自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用. 2.电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交变电流的阻碍作用的大小用容抗X C 此式表明电容器的电容越大,交变电流的频率越高,电容对电流的阻碍作用越小,容抗也就越小;由于电容大的电容器对频率高的交流电流有很好的通过作用,因而可以做成高频旁路电容器,通高频、阻低频；利用电容器对直流的阻止作用,可以做成隔直电容器,通交流、阻直流;1、粒子在电场磁场中运动例6如图所示,两块水平放置的平行金属板板长L = ,板距为d = 30cm ,两板间有B=、垂直于纸面向里的匀强磁场,在两板上加如图所示的脉动电压;在t = 0 时,质量为m = 2×10-15 Kg、电量为q = 1×10-10C的正离子,以速度v0 = 4×103m/s从两板中间水平射入,试问：1粒子在板间作什么运动画出其轨迹;2粒子在场区运动的时间是多少答案1在第一个10-4s内离子作匀速直线运动;在第二个10 - 4s内作匀速圆周运动易知以后重复上述运动;2×10-4 s2、电感和电容对交流电的作用例7 一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,一块铁插进线圈之后,该灯将：A．变亮B．变暗C．对灯没影响D．无法判断例8如图所示电路中,三只电灯的亮度相同,如果交流电的频率增大,三盏电灯的亮度将如何改变为什么解析：当交变电流的频率增大时,线圈对交变电流的阻碍作用增大,通过灯泡L1的电流将因此而减小,所以灯泡L1的亮度将变暗；而电容对交变电流的阻碍作用则随交变电流频率的增大而减小,即流过灯泡L2的电流增大,所以灯泡L2的亮度将变亮.由于电阻的大小与交变电流的频率无关,流过灯泡L3的电流不变,因此其亮度也不变;例9如图,线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小,此电路作用是：A.阻直流通交流,输出交流B.阻交流通直流,输出直流C.阻低频通高频,输出高频电流D.阻高频通低频,输出低频和直流解析：线圈具有通直流和阻交流以及通低频和阻高频的作用,将线圈串联在电路中,如果自自系数很小,那么它的主要功能就是通直流通低频阻高频;电容器具有通交流和阻直流以及通高频和阻低频的作用,将电容器并联在L之后的电路中;将电流中的高频成分通过C,而直流或低频成份被阻止或阻碍,这样输出端就只有直流或低频电流了,答案D例10“二分频”,音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器．音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动．图为音箱的电路图,高、低频混合电流由a、b端输入,L1和L2是线圈,C1和C2是电容器,则A.甲扬声器是高音扬声器B. C2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器C. L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D. L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流解析：线圈作用是“通直流,阻交流；通低频,阻高频”．电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．高频成分将通过C2到乙,故乙是高音扬声器．低频成分通过石到甲．故甲是低音扬声器.L1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器．变压器、电能输送一、变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上构成变压器． 作用：在输送电能的过程中改变电压． 原理：电磁感应现象．2．理想变压器的理想化条件及其规律．理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值;在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111,tn E ∆∆Φ=222忽略原、副线圈内阻,有 U 1＝E 1 , U 2＝E 2另外,考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”,有P 1=P 2 而P 1=I 1U 1 P 2=I 2U 2于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U == 由此可见：1理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．2理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．3、特殊变压器模型4、规律小结1熟记两个基本公式：① 2121n n U U = ②P 入=P 出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和;2原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等．3原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样 4需要特别引起注意的是：①只有当变压器只有一个副线圈工作时．．．．．．．．．．,才有：12212211,n n I I I U I U == ②变压器的输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．,往往用到：R n U n =I U =P 1/211211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,即在输入电压确定以后,输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比,与原线圈匝数的平方成反比,与副线圈电路的电阻值成反比;式中的R 表示负载电阻的阻值．．．．．．．,而不是“负载．．”;“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率;实际上,R ．越大．．,．负载．．越小；．．．R ．越小．．,．负载越大．．．．;负载的大小指的是输出功率的大小;图16-A5Ua b c d当变压器原副线圈匝数比确定以后,其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的即U 2=12n n U 1 ;若副线圈上没有负载,副线圈电流为零输出功率为零,则输入功率为零,原线圈电流也为零;只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率,原线圈上才有了相应的电流,同时有了相等的输入功率,P 入=P 出因此,变压器上的电压是由原线圈决定的,而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的;5当副线圈中有二个以上线圈同时工作时,U 1∶U 2∶U 3=n 1∶n 2∶n 3,但电流不可21I I =12n n ,此情况必须用原副线圈功率相等来求电流．6变压器可以使输出电压升高或降低,但不可能使输出功率变大．假若是理想变压器．输出功率也不可能减少．7通常说的增大输出端负载,可理解为负载电阻减小；同理加大负载电阻可理解为降低输出功率．例11如图所示,通过降压变压器将220 V 交流电降为36V 供两灯使用,降为24V 供仪器中的加热电炉使用．如果变压器为理想变压器．求： 1若n 3＝96匝,n 2的匝数；2先合上K 1、K 3,再合上K 2时,各电表读数的变化；3若断开K 3时A 1读数减少220 mA,此时加热电炉的功率； 4当K 1、K 2、K 3全部断开时,A 2、V 的读数．例12如图所示,一理想变压器原线圈、副线圈匝数比为3：1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈再串一相同的灯泡L ,则电源有效值不变 A 、灯L 与三灯亮度相同 B 、灯L 比三灯都暗 C 、灯L 将会被烧坏 D 、无法判断其亮度情况例13如图17-8所示,变压器输入 交变电压U 一定,两个副线圈的匝数为n2和n3,当把一电阻先后接在a,b 间和c,d 间时,安培表的示数分别为I 和I ’,则I ：I ’为A .n 22:n 32 B .2n : 3nC . n 2 :n 3D . n 32 :n 22例14如图所示为一理想变压器,K 为单刀双掷开关,P 为滑动变阻器的滑动触头,U 1为加在原线圈两端的电压,I 1为原线圈中的电流强度,则 A ．保持U 1及P 的位置不变,K 由a 合到b 时,I 1将增大B ．保持P 的位置及U 1不变,K 由b 合到a 时,R 消耗的功率减小C ．保持U 1不变,K 合在a 处,使P 上滑,I 1将增大D ．保持P 的位置不变,K 合在a 处,若U 1增大,I 1将增大 二、电能输送1．电路中电能损失P 耗=I2R=2P R U ⎛⎫⎪⎝⎭,切不可用U 2/R 来算,当用U 2/R 计算时,U 表示的是降在导线上的电压,不是指的输电电压; 2．远距离输电;输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．;分析和计算时都必须用r I U r I P r r r r ==,2,而不能用r =P Ur 2;第12题L特别重要的是要求会分析输电线上的功率损失12111US L ρU P =P 'r ∝⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,由此得出结论：减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积,现实面前,选择前者;例15有一台内阻为lΩ的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示．升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有“220 V,40W”灯6盏．若保证全部电灯正常发光,则：l 发电机输出功率多大 2发电机电动势多大3输电线上损耗的电功率多大 4输电效率是多少5若使用灯数减半并正常发光发电机输出功率是否减半．解析：题中未加特别说明,变压器即视为理想变压器,由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校间距离较短,不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗．发电机的电动势ε,一部分降在电源内阻上．即I l r,另一部分为发电机的路端电压U 1,升压变压器副线圈电压U 2的一部分降在输电线上,即I 2R,其余的就是降压变压器原线圈电压U 2,而U 3应为灯的额定电压U 额,具体计算由用户向前递推即可． 1对降压变压器： U /2I 2=U 3I 3＝nP 灯=22×6×40 W=5280w 而U /2＝4U 3＝880 V ,所以I 2=nP 灯/U /2=5280/880=6A对升压变压器： U l I l =U 2I 2=I 22R ＋U /2I 2＝62×4＋5280＝5424 W, 所以 P 出=5424 W ． 2因为 U 2＝U /2＋I 2R ＝880＋6×4＝904V , 所以 U 1=U 2=×904＝226 V又因为U l I l =U 2I 2,所以I l =U 2I 2/U l =4I 2=24 A, 所以 ε＝U 1＋I 1r 1=226＋24×1＝250 V ．⑶输电线上损耗的电功率P R =I R 2R =144W 4η＝P 有用/P 出×100％=54245280×100%=97％5电灯减少一半时,n /P 灯=2640 W,I /2＝n /P 灯/U 2＝2640/880=3 A ． 所以P /出=n /P 灯十I /22R=2640＋32×4＝2676w发电机的输出功率减少一半还要多,因输电线上的电流减少一半,输电线上电功率的损失减少到原来的1/4;说明：对变电过程较复杂的输配电问题,应按照顺序,分步推进．或按“发电一一升压——输电线——降压—一用电器”的顺序,或从“用电器”倒推到“发电”一步一步进行分析．注意升压变压器到线圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等． 远距离输电例16 远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高到n 倍,则A 、输电线上的电压损失减少到原来的n-1/n 倍B 、输电线上的电能损失不变C 、输电线上的电能损失减少到原来的n 2-1/n 2D 、每根输电线上的电压损失减少到原来的1/n 例17发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V ,用户需要的电压是220 V ,输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求：1在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. 2用户得到的电功率是多少2016交变电流高考真题1. 一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻12R R 、和3R 的阻值分别是31ΩΩ、和4Ω,错误!为理想交流电流表,U 为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定;当开关S 断开时,电流表的示数为I ；当S 闭合时,电流表的示数为4I ;该变压器原、副线圈匝数比为A. 2B. 3C. 4D. 52. 如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b ;当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光;下列说法正确的是A.原、副线圈砸数之比为9:1B. 原、副线圈砸数之比为1:9C.此时a 和b 的电功率之比为9:1D.此时a 和b 的电功率之比为1:9 3. 如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表;下列说法正确的是A 、当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,1R 消耗的功率变大B 、当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电压表V 示数变大C 、 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电流表1A 示数变大D 、若闭合开关S,则电流表1A 示数变大,2A 示数变大4. 接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其它条件不变,则A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变5. 图a 所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4:1,R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R 1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表;原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化,如图b 所示;下列说法正确的是A ．变压器输入、输出功率之比为4:1B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1:4C ．u 随t 变化的规律为51sin(50π)u t =国际 单位制D ．若热敏电阻R T 的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大2015交变电流高考真题1. 小型手摇发电机线圈共N 匝,每匝可简化为矩形线圈abcd ,磁极间的磁场视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO ′,线圈绕OO ′匀速转动,如图所示;矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0,不计线圈电阻,则发电机输出电压 A ．峰值是e 0 B ．峰值是2e 0C ．有效值是022Ne D ．有效值是02Ne2. 图示电路中,变压器为理想变压器,a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器;现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表A 1的示数增大了,电流表A 2的示数增大了;则下列说法正确的是 A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c d →的方向滑动3. 如图,一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0,负载电阻的阻值R =11R 0,是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R =5R 0,保持变压器输入电流不变,此时电压表读数为,则A.此时原线圈两端电压的最大值约为34VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48V4. 理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3 ：1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接有电压为220V 的正弦交流电源上,如图所示,设副线圈回路中电阻两端的电压为U ,原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k,则A. U=66V,k=1/9B. U=22V,k=1/9C. U=66V,k=1/3D. U=22V,k=1/35． 远距离输电如下图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1 、n 2 ;在T 的原线圈两端接入一电压sin m u U t ω=的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其它因素影响,则输电线上损失的电功率为。
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高中物理之交变电流知识点
交变电流
发电机产生的电动势是随时间做周期性变化的，因而用电器中的电流，电压也做周期性变化，这样的电流就做交流电流，简称交流（AC）。
方向不随时间变化的电流称为直流。
（DC）
交变电流的产生
1、实验装置：如图所示，当磁场中的线圈转动时，流过电流表的电流方向就会发生改变，产生交变电流。
定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流。
过程分析
如图所示为线圈abcd在磁场中绕轴OO＇转动时的截面图，ab和cd两个边要切割磁感线，产生电动势，线圈上就有了电流（或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流）。
具体分析可从下图中看出，图①时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；
图②时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a 端流入；
图③同图①；
图④中电流从a端流出，这说明电流方向发生了改变。
线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻（或者说磁通量最大的时刻）。
由于线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面。
线圈转至中性面时，虽然磁通量最大，但磁通量的变化率却最小等于零（导体不切割磁感线）。
线圈垂直中性面时，虽然磁通量等于零，但是磁通量的变化率却最大。
中性面
（1）中性面：指与磁感线垂直的平面。
（2）特点
①当线圈处于中性面时，磁通量最大，磁通量变化率为零，ε=0，各边均不切割磁感线。
②当线圈转至中性面时，电流方向发生改变。
③线圈转动一周，电流方向改变两次。
（3）当线圈垂直中性面时，=0，但磁通量变化最快，v⊥B，感应电动势最大.
交变电流的变化规律
交变电流的数学表示式
如图所示，当线圈abcd经过中性面时开始计时，ab和cd边产生的电动势均为BLvsinωt，则此时整个线圈中的电动势为
或写为
小结：由知，线圈中的交变电流按正弦函数规律变化，这种交变电流叫正弦交流电.
注意
①上式的表示形式仅限于自中性面开始计时的情况；
②交变电流的表达式与轴的位置无关。
推广
若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得：
可写为
R两端电压可记为：
正弦交流电的图象
正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。
正弦交流电的电动势、电流和电压可由下图表示。
正弦交流电的变化规律
线框在匀强磁场中匀速转动
1．当从中性面位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即e=εmsinωt，i＝Imsinωt
ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V 与磁感应强度B的夹角；是线框面与中性面的夹角。
2、当从图位置开始计时：则：e=εmcosωt，i＝Imcosωt ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）
3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω；对于n匝面积为S的线圈来Em=nBSω。
对于总电阻为R的闭合电路来说Im=E/R
习题演练
1. 矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交流电，当线圈平面与磁感线方向垂直时穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势的大小正确的是（）
A. 最大，e最大
B. 最小，e最小
C. 最小，e最大
D. 最大，e最小
2. 如图所示，矩形线圈abcd面积为S，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO＇轴以角速度ω从中性面位置开始匀速转动，时间为t时，线圈中的感应电动势的大小为（）
A.
B.
C.
D.
3. 如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。
则下列四幅图中正确的是（）
图a 图b
习题解析
1. D
2. C
2. D。