交变电流 电磁场.docVIP

专题七 交变电流 电磁场 考情动态分析 交变电流、电磁场部分内容相对稳定，只是对感抗和容抗不作要求.题型以选择题为主，难度中等偏下重点考查交流电的产生原理、图象、表达式及交流电的“四值”、变压器原理、远距离输电的线路损耗问题，特别是与有效值相关的电功、功率、电热问是高考间距性热点..至于电磁场的有关知识，因其不属于高中物理的重点内容，考查的机会不是太多，但也不能因此而放弃对其基本内容的理解和认识. 考点核心整合 1.交变电流的表征量及其意义 方向和强弱都随时间呈周期性变化的电流叫做交变电流，其中方向和强弱随时间按正弦规律变化的交变电流称为正弦交变电流. 交变电流的瞬时值是交变电流某一时刻的值，它可以准确地描述交变电流变化的规律. 交变电流的最大值即最大的瞬时值，它是用来描述交变电流变化幅度的.N匝面积为S的线圈在匀强磁场B中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的交变电动势的最大值Em=NBSω. 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，即把和交变电流热效应相同的直流电的值叫做交变电流的有效值.对正弦交变电流，其有效值=，对不同变化规律的交变电流，其有效值和最大值的关系只能根据有效值的定义，结合交变电流的变化规律进行推导，而不能简单套用上述关系.交变电流的有效值，是在实际中使用最广泛的，交流电表测定的值、各种用电器铭牌上的标称值等都是交变电流的有效值，且在以有效值表示交变电流的情况下，直流电路中的一些规律在交变电路中是通用的. 2.远距离输电和变压器 由于输电导线电阻R线的存在，输电过程中不可避免地存在电能损耗P损=I2R线.减小输电线路中的电流I，是减少输电过程中电能损耗最有效的方法.由P=UI知，提高输电电压可减小输电电流，所以远距离输电要用高压. 由于各种用电器的额定电压都远低于远距离输电需要的高电压，且不同用电器的额定电压也有所不同，所以从发电到输电再到用电的整个过程中，要不断地改变电路电压.变压器就是用来改变电压的装置. 变压器是利用互感原理完成变压工作的.对理想变压器，其原、副线圈两端的电压U1和U2，原、副线圈中的电流I1和I2，原、副线圈分别输入、输出的功率P1和P2，及原、副线圈的匝数n1和n2之间，存在如下关系： ,P1=P2. 其中，电压、功率关系对任何变压器都是适用的，但电流关系则只适用于原、副线圈各有一个的理想变压器. 3.电磁场 麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的磁场可产生电场，振荡的磁场则产生同频率振荡的电场.反之亦然.可见，振荡的电场和振荡的磁场是不可分割的，其所组成的统一体即是电磁场. 电磁场是不能被局限在有限的空间内的，它会在空间传播，这就形成了电磁波.电磁波是一种特殊的物质，它的传播不需要介质，且以横波形式传播，在真空中的传播速度为c=3.0×108 m/s. 考题名师诠释 【例1】 (2006江苏高考，8)如图3-7-1所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是（ ） 图3-7-1 A.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小 B.保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小 C.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大 D.保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小 解析：S由b切换到a时，副线圈匝数n2增多，则输出电压U2=增大，R1上消耗的功率P=增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故输入电流I1=增大，所以A错C对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，I2=减小，B对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D错. 答案：BC 点评：解决此类问题的关键是分清变量与不变量，弄清变量间“谁”决定“谁”的关系，即输出电压由输入电压和匝数比决定，输入功率由输出功率决定，输入电流又由输出电流和匝数比决定，输出电流由输出电压和负载电阻决定. 【例2】 (2006广东高考，14)某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处供电.已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求： （1）升压变压器的输出电压； （2）输电线路上的电压损失. 解析：（1）导线电阻r=ρ=2.4×10-8×Ω=25.6 Ω 输电线路损失功率为输出功率的4%，则 4%P=I2r代入数据得I=125 A 由理想变压器P入=P出及P=UI得 输出电压U=V=8×104 V （2）输电线路上电压损