第一节 交变电流的产生和描述【基本概念、规律】 一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流. 2.正弦交流电 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)中性面 ①定义:与磁场方向垂直的平面. ②特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零.线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次. (3)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线. 二、描述交变电流的物理量 1.交变电流的周期和频率的关系:T=1/f. 2.峰值和有效值 (1)峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值. (2)有效值:让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值. (3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系 【重要考点归纳】 考点一 交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 2.两个特殊位置的特点 3.解决交变电流图象问题的三点注意 (1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关. (2)注意峰值公式Em=nBSω中的S为有效面积. (3)在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解. 考点二 交流电有效值的求解 1.正弦式交流电有效值的求解 2.非正弦式交流电有效值的求解 交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算.注意“三同”:即“相同电阻”,“相同时间”内产生“相同热量”.计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期. 考点三 交变电流的“四值”的比较 1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (2)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式Em=nBSω求出相应峰值. (3)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转动,则i-t图象为正弦函数图象,函数式为i=Imsin ωt. ②线圈从垂直中性面位置开始转动,则i-t图象为余弦函数图象,函数式为i=Imcos ωt 第二节 变压器 远距离输电【基本概念、规律】 一、变压器原理 1.工作原理:电磁感应的互感现象. 2.理想变压器的基本关系式 (1)功率关系:P入=P出. 二、远距离输电 1.输电线路(如图所示) 3.电压损失 (1)ΔU=U-U′. (2)ΔU=IR. 4.功率损失 【重要考点归纳】 考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1.基本关系 (1)P入=P出,(有多个副线圈时,P1=P2+P3+……) n1I1=n2I2+n3I3+……(多个副线圈) (4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2.制约关系 (1)电压:副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定. (3)电流:原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定. 3.关于理想变压器的四点说明: (1)变压器不能改变直流电压. (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量. (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值. 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示) 2.负载电阻不变的情况(如图所示) 3.变压器动态分析的思路流程 考点三 关于远距离输电问题的分析 1.远距离输电的处理思路 对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序,或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析. 2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例): (1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3. 3.解决远距离输电问题应注意下列几点 (1)画出输电电路图. (2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等. (3)输电线长度等于距离的2倍. (4)计算线路功率损失一般用P损=I2R线. 【思想方法与技巧】 特殊变压器问题的求解 一、自耦变压器 高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用. 二、互感器 分为:电压互感器和电流互感器,比较如下: 三、多副线圈变压器 对于副线圈有两个及以上的理想变压器,电压与匝数成正比是成立的,而电流与匝数成反比的规律不成立.但在任何情况下,电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入=P出进行求解. 实验十一 传感器的简单使用一、实验目的 1.了解传感器的工作过程,探究敏感元件的特性. 2.学会传感器的简单使用. 二、实验原理 闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察. 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等. 四、实验步骤 1.研究热敏电阻的热敏特性 (1)将热敏电阻放入烧杯中的水中,测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示). (2)改变水的温度,多次测量水的温度和热敏电阻的阻值,记录在表格中. 2.研究光敏电阻的光敏特性 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示),其中多用电表置于“×100”挡. (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据. (3)打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录. (4)用手掌(或黑纸)遮光时,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录. 方法规律 一、数据处理 1.热敏电阻的热敏特性 (1)画图象 在右图坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. (2)得结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大. 2.光敏电阻的光敏特性 (1)探规律 根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系. (2)得结论 ①光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小; ②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. 二、误差分析 本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数. 三、注意事项 1.在做热敏实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温. 2.光敏实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少. 3.欧姆表每次换挡后都要重新调零. |
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