高中物理教材分析 交流电部分

高考物理交变电流复习

一、本章知识网络

二、高考热点 本章内容实际上是电磁感应规律的具体应用，有较强的实用性。高考对本章内容的考查几乎每年都有涉及,且题型多种多样.从以往命题规律看,考查的重点是在正弦式交变电流的产生及图像和数学表达式、最大值与有效值、变压器及电能的输送等问题。另外对本章知识和力学等内容相联系的综合考查,特别是带电粒子在交变电场中的运动问题也是高考的热点.

高考知识热点

1.交变电流的产生、交变电流的图像、交变电流的最大值和有效值等概念.

2.变压器与远距离输电. 高考能力热点

1.电能的输送与生产实际相结合类问题.

2.带电粒子在交变电场中的运动问题.

电压关系：U 1∶U 2∶U 3=n 1∶n 2∶电流关系：I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3+…… 功率关系：出入P P = 输出决定输入

三、学习方法指导

“交变电流”中的交流电的产生及其变化规律、变压器的原理等知识点与电磁感应有紧密的联系，而交流电的远距离输送与直流电路中的相关内容有许多的相似之处.这部分内容的复习应注重以下几个方面:

1.交变电流的产生、变化规律及交变电流的描述.

要注意区分瞬时值、有效值、最大值、平均值.瞬时值随时间作周期性变化,表达式为e=NBS ωsin ωt;有效值是利用电流的热效应定义的.正弦式交变电流的有效值与最大值的关系是E=E m /2,其中E m =NBS ω；有效值可用来计算电功率和交流电表的读数；平均值只能用

t

N

E ∆∆Φ

=计算，利用平均电动势可以计算感应电量;正弦式交变电流随时间变化的规律为e=E m sin ωt= NBS ωsin ωt.

2.对于单相理想变压器,其输入电压决定输出电压;输出功率决定输入功率;变压器只能改变电压、电流而无法改变功率和交变电流的频率；有多组副线圈工作的变压器原副线圈中的电流与匝数不成反比，而应按输入功率等于输出功率来计算。

3.远距离输电时线路中能量损失Q =I 2

线R t 。通常用提高输电电压、减小输电电流的办

法来减小线路损耗。这部分内容的掌握要抓住”输送的功率一定”这一前提条件,即

输输输U I P =为定值,升高输电电压必须减小输电电流,在输电线电阻一定时减小输电电流

必定能减小线路损耗,这就是高压输电的道理.掌握这部分内容须理解输电电路图,根据该电路图处理问题是解决电能输送类问题的有效方法.在求线路损耗时,要注意输电线电阻上的电压不是升压变压器的输出电压,也不是降压变压器的输入电压或用户得到的电压.因输电线与降压变压器和用户是串联关系,故求线路损耗时, ==线线损r I P 2

线线线

线I U r U =2

,其中

的线U 是输电线上的电压降,在计算时要特别注意.

4.电磁场与电磁波,变化电场周围产生磁场,变化磁场周围产生电场,变化的电磁场是相互联系的不可分割的统一体.电磁场由近及远向外传播形成电磁波.真空中电磁波速度为

c=3.0×108

m/s ，c=f λ，其中f 为电磁波的频率、λ 为电磁波的波长.

四、复习要点

1、交变电流的产生、变化规律及图象表达

2、表征交变电的物理量、交变电的有效值

3、电感和电容对交变电的影响

4、变压器的构造、作用、原理

5、理想变压器的理想化条件及规律

6、远距离输电 五、难点剖析

1、交变电流的几个基本问题 （1）产生交变电流的基本原理

交变电流的产生，一般都是借助于电磁感应现象得以实现的。因此，可以说，产生交变电流的基本原理，就是电磁感应现象中所遵循的规律——法拉第电磁感应定律。

（2）产生交变电流的基本方式

一般来说，利用电磁感应现象来产生交变电流的具体操作方式可以有很多种。例如，使图中所示的线圈在匀强磁场中往复振动，就可以在线圈中产生方向交替变化的交变电流。但这种产生交变电流的操作方式至少有如下两个方面的不足：第一，操纵线圈使之往复振动，相对而言是比较困难的；第二，使线圈往复振动而产生的交变电流，其规律相对而言是比较复杂的。正因为如此，尽管理论上产生交变电流的具体操作方式可以有很多种，但人们却往往都是选择了操作较为方便且产

生的交变电流的规律较为简单的一种基本方式 ——使线圈在匀强磁场中相对做匀速转动而切割磁感线来产生交变电流。这几乎是所有交流发电机的基本模型。

（3）交变电流的规律（以交变电动势为例）

使线圈在匀强磁场中相对做匀速转动而切割磁感线所产生的交变电流是正弦交变电流，其规律的一般表达式为)sin(0ϕωε+=t e m 。推导过程如下：如图—2所示，边长ab=l 1，bc=l 2的N 匝矩形线圈，绕其对称轴OO ’在磁感强度为B 的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，当线圈平面转到与中性面（穿过线圈的磁通量达到最大值时线圈所在的平面）夹0ϕ角时为初始时刻，经过时间t 线圈转至图-3所示位置（此图是在图7-2的基础上俯视而得），则此时bc 和ab 两条边上各有N 条长为l 2的导线以速率2

1

l v ω=

沿图示方向做切割磁感线运

动，于是此时线圈回路程中总的感应电动势可用法拉第电磁感应定律求得，为

)sin(22022ϕω+==⊥t vB Nl B v Nl e

)

sin()sin()

sin(00021ϕωεϕωωϕωω+=+=+=t t B NS t B l Nl m

（4）把握交变电流规律的三个要素（以交变电动势为例）。m ε——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。应强调指出的是，m ε与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为B NS m ωε=。