专题一交变电流的产生和描述 1 交流电的产生 平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时 线 圈中就会产生按正弦规律变化的交流电 这种交流电叫正弦式 交流电 中性面 垂直于磁场的平面叫中性面 线圈位于中性面 时 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量的变化率为零 此位置 线圈中的感应电动势为零 且每经过中性面一次感应电流的方 向改变一次 线圈每转一周 两次经过中性面 感应电流的方 向改变两次 例题 双选 一矩形线圈 绕垂直于匀强磁场并位于线 圈平面内的固定轴转动 线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变 化如图 2 1 所示 下面说法正确的是 图 2 1 A t1 时刻通过线圈的磁通量为零 B t1 时刻通过线圈的磁通量的绝对值 最大 C t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的 绝对值最大 D 每当电动势 e 变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对 值都为最大 解析 应把交变电流的图象与线圈转动位置对应起来 线 圈平面垂直于磁感线的位置为中性面 此时穿过线圈的磁通量 最大 感应电流为零 恰是电流改变方向的时刻 对应图象中 的t1 t3 时刻 线圈平面与磁感线平行时 穿过线圈的磁通量为 零 但磁通量变化率最大 感应电动势最大 感应电流最大 对应图象中的t2 t4 时刻 因此正确的选项是 BD 答案 BD 2 正弦式交流电的变化规律及其描述 若从中性面位置开始计时 那么线圈中的电动势 电流 加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化 图象如图 2 2 所示 图 2 2 表征交流电的物理量 a 周期和频率 是用来表示交流电变化快慢的物理量 b 瞬时值 交流电的瞬时值反映的是不同时刻交流电的大 小和方向 c 最大值 交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征 交流电强弱的物理量 d 有效值 是根据交流电的热效应规定的 反映的是交流 电在能量方面的平均效果 让交流电与恒定电流通过阻值相同 的电阻 若在相等时间内产生的热量相等 这一恒定电流值就 是交流电的有效值 各种电器设备所标明的额定电流和额定电 答案 A 专题二变压器和远距离输电 1 变压器原理及其应用 工作原理 原线圈加上交变电压后会产生交变的电流 这个交变电流会在铁芯中产生交变的磁通量 那么副线圈中会 产生交变电动势 若副线圈与负载组成闭合电路 副线圈中也 会有交变电流产生 它同样在铁芯中激发交变的磁通量 这样 由于原 副线圈中有交变电流通过而发生的一种相互感应现象 叫互感现象 变压器工作的物理基础就是利用互感现象 例题 一台理想降压变压器 原 副线圈的匝数比为 10 1 它的输入电压最大值为 220 V 另有一白炽灯泡 当把 它接在 22 V 直流电源上 消耗功率为 P 若把它接在上述变压器 副线上 变压器的输入功率为 A P 4 C P B P 2 D 2P 答案 B 2 远距离输电 远距离输电时 由于输电线路上存在电阻 根据电流热效 应 Q I2Rt 总有一部分电能损失在输电线路上 减小线路上的 电能损失 有两种方法 一是减少导线上的电阻 二是减少输 电线上通过的电流 根据 P UI 可知 通过减小输电线路的电 流 可减少线路的能量损失 即采用高压输电 这是减少线路 电能损失的有效方法 如图 2 3 所示 图 2 3 输电过程的电压关系 输电过程功率的关系 例题 发电机的端电压为 220 V 输出电功率为 44 kW 输电导线的电阻为0 2 如果用初 次级线圈匝数之比为1 10 的升压变压器升压 经输电线路后 再用初 次级线圈匝数比 为 10 1 的降压变压器降压供给用户 1 画出全过程的线路图 2 求用户得到的电压和功率 3 若不经过变压而直接送到用户 求用户得到的功率和电 压 解析 1 线路图如图 2 4 所示 图 2 4 答案 见解析 1 2011 年新课标卷 如图 2 5 一理想变压器原副线圈的 匝数比为 1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220 V 额定功率为 22 W 原线圈电路中接有电压表和电流表 现 闭合开关 灯泡正常发光 若用 U 和 I 分别表示此时电压表和 电流表的读数 则 图 2 5 答案 A 图 2 6 3 双选 2010 年广东卷 图 2 7 是某种正弦式交变电压 的波形图 由图可确定该电压的 图 2 7 A 周期是 0 01 s B 最大值是 311 V C 有效值是 220 V D 表达式为 u 220sin 100 t V 解析 选项A 错误 周期是0 02 s 选项 D 错误 应该用 峰值 即正确的表达式应该为 u 311sin 100 t V 答案 BC 4 双选 2010 年山东卷 一理想变压器原 副线圈的匝数 比为 10 1 原线圈输入电压的变化规律如图 2 8 甲所示 副 线圈所接电路如图 2 8 乙所示 P 为滑动变阻器的触头 下列 说法正确的是 图 2 8 A 副线圈输出电压的频率为 50 Hz B 副线圈输出电压的有效值为 31 V C P 向右移动时 原 副线圈的电流比减小 D P 向右移动时 变压器的输出功率增加 答案 AD 5 2010 年浙江卷 某水电站 用总电阻为 2 5 的输电线 输电给 500 km 外的用户 其输出电功率是 3 106 kW 现用 500 kV 电压输电 则下列说法正确的是 B A 输电线上输送的电流大小为 2 0 105 A B 输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kV C 若改用 5 kV 电压输电 则输电线上损失的功率为 9 108 kW D 输电线上损失的功率为 P U2 r U 为输电电压 r 为 输电线的电阻