课件23张PPT。第五章 交变电流对应学生用书P48在解决交变电流知识和力学知识综合问题时应注意以下几点：
1．交变电流的大小和方向、交变电压的大小和正负都随时间周期性变化，从而引起磁场、电场的强弱和方向都做周期性变化．因此，在研究带电体在场中的受力时，一定要细致地进行动态的受力分析．对应学生用书P48
2．粒子在交变电场中，常见的运动情境有以下三种：
(1)带电粒子做定向运动；
(2)带电粒子以某位置为中心做往复运动；
(3)带电粒子做偏转运动．
3．分析时应注意由于交变电流的周期性变化而引起的分析结果出现多解的可能． 如图所示，A、B两块金属板水平放置，相距为d＝0.6 cm，两板间加有一周期性变化的电压，当B板接地(φB＝0)时，A板电势φA随时间变化的情况如图所示，现有一带负电的微粒在t＝0时刻从板中央小孔射入电场，若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍，且射入电场时初速度可忽略不计．求：【答案】 (1)g 方向向上 3g 方向向下
(2)6×10－2 s
一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示．如图乙，将两盏标有“6 V 0.9 W”和一盏标有“3 V 0.9 W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级，且能够正常发光．已知U1＝220 V，匝数如图．
(1)请在次级画出如何连接的示意图；
(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小．【分析】 【答案】 (1)见解析图 (2)0.012 A变压器中线圈串、并联的分析和计算方法
对于线圈的串、并联，与电阻的串、并联相类似，一方面要判断两线圈两接头的连接关系，另一方面还要判断两线圈的绕向关系．变压器和分压器都是用来改变电压的设备，在改变电压时，它们既有相同点也有区别．
1．变压器的工作原理及用途
如图所示，变压器只能工作在交流电路中，且其电压比等于匝数比．同一个变压器既可以当升压变压器也可以当降压变压器使用，副线圈两端的电压可以比原线圈的大，也可以比原线圈的小或相等．
2．分压器的工作原理及用途
分压器的工作原理是利用串联电路的分压原理，如图所示，它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于直流电路，又可应用于交流电路． 如图甲、乙所示的电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，则A、B间和M、N间的电压分别是( )
A．10 V,10 V B．10 V,4 V
C．4 V,10 V D．10 V,0【解析】 本题考查了变压器和分压器的原理及区别．图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流．图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．
但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，MP两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端电压也是4 V.
顺便指出，如果M、N或P、Q换成接交变电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用．
【答案】 B为了巩固和提升所学内容，请使用“单元综合测评五”。课件62张PPT。第五章 交变电流同步导学方案课后强化演练对应学生用书P30交变电流是生产和生活中最常用到的电流，且正弦式交流电是最简单、最基本的交变电流，本章内容是电磁感应知识的延伸和发展，是电磁感应理论的具体应用．
本章包括三个单元内容：
第一单元介绍正弦交变电流的产生条件、变化规律(公式和图象)及描述交变电流的物理量——周期、频率、瞬时值、峰值和有效值．这部分是本章的基础和重点．
第二单元讨论在简单的交流电路中，电感、电容元件对交流电的影响，由此认识交变电流与恒定电流的区别，加深对交变电流特点的认识．
第三单元介绍变压器的工作原理及在生产和生活中的应用，介绍远距离输送电能时采用高压的原理及变压器从中所起的作用．本章重点：一是交变电流的产生原理；二是交变电流有效值的定义；三是理想变压器的变压比、变流比、功率关系；四是远距离输电的有关运算．
本章难点：有效值的理解和求解；电感和电容对交变电流的影响；理想变压器的有关运算和远距离输电的有关讨论.1.本章是电磁感应的发展和应用．学习本章前应先掌握产生感应电流的条件及感应电动势的计算和正弦图象等数学知识的储备．
2．本章学习过程中特别要注意从交变电流的产生出发，搞清为描述交流的特点而定义的新概念和物理量，如：正弦式电流、中性面、瞬时值、峰值等，同时还能运用图象描述交变电流的规律．对应学生用书P30
3．对比方法是本章的主要物理方法，比如：对比瞬时值、峰值、有效值和平均值，对比直流和交流，在对比中加深理解，更利于掌握有关规律．同时学习在跟已知事物的对比中研究新事物特点的方法，体会到“具体事物，具体分析”的意义．
4．交变电流与实际生活有较密切的联系．学习本章时要注意了解生活、生产中与交流电有关的现象及应用． 第1节 交变电流
1．直流电：方向不随时间变化的电流．
简称：直流
符号：DC
2．交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流．
简称：交流
符号：AC方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交流电和直流电的根本区别．交流电的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交流电的方向变化但大小不变，也是交流电．
3．正弦式电流：按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．
1．产生：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流，实验装置如图所示．2．过程分析：如图所示
线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为b→a→d→c.
线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为b→a→d→c.
线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为a→b→c→d.
线圈由丁位置回到甲位置过程中，电流方向为a→b→c→d.有的同学误认为当线圈平面与中性面重合时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势也应最大；当线圈平面与磁感线重合时，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势也应为零．
1．正弦式电流表达式的推导
(1)瞬时值表达式的推导
若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t：(2)峰值
①由e＝NBSωsinωt可知，电动势的最大值，即峰值Em＝NBSω.
②交变电动势最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．如图所示的几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同．2．正弦式交变电流的图象
(1)用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)如下：从图象中可以解读到以下信息：
(1)交变电流的峰值Em、Im和周期T.
(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻．
(3)找出线圈平行磁感线的时刻．
(4)判断线圈中磁通量的变化情况．
(2)几种不同类型的交变电流线圈转动时瞬时值与平均值的求法
1．瞬时值求法
(1)确定线圈转动从中性面位置开始计时，还是从垂直中性面的位置开始计时．
(2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数，若从中性面位置开始计时，表达式为正弦函数，若从垂直中性面的位置开始计时，则为余弦函数．
线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场且在线圈平面内的轴匀速转动时产生交变电流，则下列说法中正确的是( )
A．当线圈位于中性面时，线圈中感应电流最大
B．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势最大
C．线圈在磁场中每转一周，产生的感应电流方向改变一次
D．每当线圈经过中性面时，感应电流的方向就改变一次
【解析】 线圈位于中性面时，线圈平面与磁场垂直，此时磁通量最大，但是各边都不切割磁感线，或者说磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零，而穿过线圈的磁通量为零时，切割磁感线的有效速度最大，磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大，故选项A错B正确；线圈在磁场中每转一周，产生的感应电流方向改变两次，C项错；很明显D项正确．
【答案】 BD
【方法总结】
对于交变电流产生过程中各物理量的变化情况分析，应抓住中性面这个关键位置，特别注意的是此时穿过线框平面的磁通量虽最大，但磁通量的变化率却最小，等于零，电动势等于零，电流等于零．因此磁通量的变化规律与感应电动势(感应电流)的变化规律恰好相反，一方增大时另一方恰好减小． 下面方法能够产生正弦式交变电流的是( )
解析：A、C、D中穿过线圈的磁通量均按正弦或余弦规律变化．B中的导体棒不切割磁感线，不产生感应电动势，故也不会有交变电流产生．
答案：ACD
有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，求：
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
【分析】 写感应电动势的表达式，应先确定最大值Em，再确定计时起点，本题从线框处于中性面位置开始计时，感应电动势表达式应为e＝Emsinωt.【答案】 (1)Em＝6.28 V Im＝6.28 A
(2)e≈5.44 V (3)e＝6.28sin10πt V 如图所示，匀强磁场B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长lab＝0.2 m，lbc＝0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动．当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是( )
A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大
B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向
C．电动势的最大值是157 V
D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s【分析】 交变电流的图象、峰值及变化规律．
【解析】
【答案】 CD
【方法总结】
解决正弦交变电流图象问题要明确以下两点：
(1)明确交变电流的产生过程与图象的对应关系；
(2)抓住线圈在转动过程中经过两个特殊位置时各物理量的情况． 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值
C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值答案：BC1.如图所示，电流随时间变化的图象中能够表示交流电的是( )
解析：交流电是指电流的方向随时间做周期性变化的电流，图A、B、C中电流的波形图虽然不同，但是电流的方向均随时间做周期性变化，故它们可以表示交流电．
答案：ABC2．图中哪些情况线圈中产生了交变电流( )
解析：由正弦交流电产生条件可知，转轴必须垂直磁感线，但对线圈的形状没有特殊要求．
答案：BCD3.一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转，切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R，自图示位置开始以角速度ω匀速转动，则通过R的电流( )
A．大小和方向都不断变化
B．方向不变，大小不断变化
C．变化的规律i＝Imsinωt
D．变化的规律i＝Imcosωt
解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦式交变电流，和电阻R构成闭合回路，电流的大小、方向均发生变化，故选项A正确，B错误．由于线圈开始时位于垂直于中性面的平面，所以i＝imcosωt，故选项D正确，C错误．
答案：AD4．(2013·黄冈高二检测)如图甲所示为一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．线圈内磁通量随时间t变化如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
A．t1时刻线圈中的感应电动势最大
B．t2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻线圈平面与中性面重合
D．t4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同答案：BC5.如图所示，匀强磁场B＝0.50 T，矩形线圈的匝数N＝100，边长Lab＝0.20 m，Lbc＝0.10 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计时．试求：
(1)交变电动势的瞬时值表达式；
(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式．答案：(1)e＝314sin314t V (2)i＝31.4sin314t A为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。课件54张PPT。第五章 交变电流同步导学方案课后强化演练第2节 描述交变电流的物理量1．物理意义
描述交变电流变化快慢的物理量．
2．周期
交变电流完成一次周期性变化所需的时间；用T表示，单位是秒(s)．决定正弦式电流周期和频率大小的因素是发电机转子的角速度ω.电容器上的标称电压及耐压值，是电容器所允许加的电压的最大值．2．有效值
(1)定义：让交流和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，而这个恒定电流是I、电压是U，则I、U就叫做这个交流的有效值．
(2)有效值的理解：交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等效”，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相同热量，交变电流与多大的直流“效果”相同，有效值就是多大．定义有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生的热量相同．在计算交变电流通过导体产生的热量和电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．(4)几种典型交变电流的有效值
3．正弦交变电流“四值”辨析1．相位
正弦式电流的电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(ωt＋φ)
正弦符号“sin”后面的量“ωt＋φ”叫做交变电流的相位．t＝0时的相位叫交变电流的初相位，即φ是初相位．
2．相位差
两支交流的相位之差叫做它们的相位差．
设两正弦式电流的瞬时值表达式分别为
e1＝Emsin(ωt＋φ1) e2＝Emsin(ωt＋φ2)
那么，这两支交流的相位差(ωt＋φ2)－(ωt＋φ1)＝φ2－φ1，即频率相同的两支交流的相位差等于初相位之差，是一个常数. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )【解析】 逐项分析如下：
【方法总结】
根据函数表达式或图象确定表征交变电流的物理量时，首先是要确定交变电流的周期和峰值，在此基础上正确运用相关关系式进行分析求解．如图是一个正弦式电流的波形图．根据图象求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值． 如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？ (2011·安徽理综)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( ) 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：【方法总结】
(1)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．如电功率的计算式：P＝IU中，U、I均为有效值．
(2)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值．在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值．
(3)我国民用交变电流：照明电压220 V和动力电压380 V都是指有效值．1.(2013·铜陵高二检测)如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是( )A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A
B．周期是0.15 s，电流的峰值是10 A
C．频率是5 Hz，电流的有效值是10 A
D．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A4.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电荷量q；
(2)电阻R上产生的焦耳热Q.为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。课件42张PPT。第五章 交变电流同步导学方案课后强化演练第3节 电感和电容对交变电流的影响1．实验探究
如图所示，把线圈L与白炽灯串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电压与交流电压的有效值相等．观察两种情况下灯泡的亮度．
实验现象：B灯比A灯暗；增大线圈的自感系数，灯泡更暗；增大交变电流的频率，灯泡更暗．
实验结论：电感对交变电流有阻碍作用．线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，阻碍作用就越大．
2．感抗
电感器对交流的阻碍作用的大小用感抗表示．3．感抗产生的原因
交变电流通过电感线圈时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是要阻碍原电流的变化，故电感线圈对交变电流会起阻碍作用．
前面我们已经学习过，自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关，自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大．4．感抗的决定因素
感抗与交变电流的频率、电感线圈的自感系数成正比．
5．感抗的应用
(1)高频扼流圈
高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小．
它具有“通直流，通低频、阻高频”的作用．
(2)低频扼流圈
低频扼流圈的自感系数很大，即使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通直流，阻交流”的作用．电感线圈对交变电流的阻碍作用的本质是交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象就不断地发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化．1．实验现象
电路中串有电容器时，接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮．
2．实验结论
交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器．3．实验现象的本质
(1)直流不能通过电容器是因为电容器的两个极板间是绝缘的．
(2)交变电流加到电容器上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流，如图甲所示；当电源电压降低时，电容器放电，原来极板上聚集的电荷又放出，在电路中形成放电电流，如图乙所示．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交变电流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．电容器的两极板之间是绝缘的，不论是恒定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体(电介质)．1．电容器为什么会对交变电流产生阻碍作用？
电源电压推动自由电荷向某一方向做定向运动时，电容器极板上积累的电荷却阻碍它们向此方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．
2．容抗
(1)定义：电容器对交流阻碍作用的大小叫做容抗．
(2)影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小及交流的频率有关，电容器的电容C越大，交流的频率f越高，容抗越小．3．电容器在电路中的作用
(1)“隔直流，通交流”的作用
直流不能通过电容器，因此电容器有“隔直”作用，对于电容较大的电容器，容易进行充放电，因此这种电容器一般用来“隔直流，通交流”，如隔直电容器．
(2)“通高频，阻低频”的作用
对频率不同的交流，频率越高，容抗越小，频率越低，容抗越大．电容较小的电容器，对高频交流的容抗小，阻碍小，对低频交流的容抗大，阻碍大．因此，这种电容器一般用来“通高频，阻低频”，如高频旁路电容器．实际应用电路如图所示，图中“—”为电路中的直流成分，“～”为电路中的交流低频成分，“”为电路中的交流高频成分．4．电阻、感抗、容抗的对比(1)电感器和电容器在交变电流的电路中，电压和电流有效值的分配关系同恒定电流的电路．
(2)交变电流电路中的电感器中，电能和磁场能之间相互转化，本身不消耗电能．
(3)交变电流电路中的电容器中，电能和电场能之间相互转化，本身不消耗电能. 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡A1、A2、A3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到“220 V 50 Hz”的交流电源上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压有效值U不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是( )
A．三灯亮度不变
B．三灯均变亮
C．A1不变、A2变亮、A3变暗
D．A1不变、A2变暗、A3变亮
【分析】 电阻、电感、电容对交变电路的影响．
【解析】
【答案】 D【方法总结】
电阻对交变电流的阻碍作用与电流的频率无关，只由本身决定．感抗、容抗大小的决定因素：
(1)感抗：感抗的大小决定于线圈的自感系数L和交流电的频率f.线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈的感抗就越大．
(2)容抗：容抗的大小决定于电容器电容的大小C和电流的频率f，交变电流的频率越高，电容越大，容抗就越小． 在频率为f的交变电流电路中，如图所示，开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况不正确的是( )
A．通过R的电流有效值不变
B．通过C的电流有效值最大
C．通过L的电流有效值最小
D．流过R、C、L的电流有效值都不变
解析：电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关，因此，通过电阻的电流的有效值不变．电流的频率越高，感抗越大，容抗越小，因此，通过电感的电流有效值变小，通过电容器的电流的有效值变大，故D错误．
答案：D 如图所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用．
【解析】 当含有多种成分的电流输入到C1两端，则由于C1的“通交流，隔直流”功能，电流中的交流成分被衰减，而线圈L有“通直流，阻交流”功能，直流成分电流顺利通过L.一小部分交流通过L，到达C2两端时，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样就在输出端得到较稳定的直流电，这个直流电供电视机内芯正常工作．
【答案】 见解析
【方法总结】
(1)电感有“通直流，阻交流；通低频，阻高频”的特性，于是在实际应用中出现了低频扼流圈(即自感系数大的线圈)和高频扼流圈(即自感系数小的线圈)．
(2)电容器有“通交流，隔直流；通高频，阻低频”的特性，于是在实际应用中出现了“隔直电容器(即电容很大的电容器)”和“高频旁路电容器(即电容较小的电容器)”．在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图所示装置电路，其中代号a、b应选择的元件是( )
A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈
B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈
C．a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈
D．a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈
解析：
答案：C1.下列说法中正确的是( )
A．电感的感抗只由线圈自身决定
B．同一电感对于不同频率的交变电流的感抗不同
C．电容器的容抗与电容器的电容值及交变电流的频率都有关
D．同一电容器，接入不同频率的电路中，电容器的容抗不变
解析：感抗由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定，故A错，B对；电容器的容抗由电容C和交变电流频率f共同决定，因此，C项正确，D项不正确．
答案：BC
2．对于扼流圈的以下说法，正确的是( )
A．扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的
B．低频扼流圈用来“通低频、阻高频”
C．高频扼流圈用来“通直流、阻交流”
D．高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大
解析：低频扼流圈匝数多，自感系数大，线圈直流电阻小，因而起到“通直流、阻交流”的作用，可见低频扼流圈“扼”的是交流；高频扼流圈匝数少，自感系数小，因而它对高频交流电阻碍大，其作用为“通低频，阻高频”，可见“高频扼流圈”“扼”的是高频交流电．故B、C项错误，A、D正确．
答案：AD3．对交变电流能通过电容器的原因，下列说法正确的是( )
A．当电容器接到交流电源上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流
B．当电容器接到交流电源上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流
C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动
D．在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器
解析：解决本题的关键是正确认识交流电能通过电容器的本质——通过反复充放电来实现通电的，并无电荷通过电容器，故B、D正确．
答案：BD
4.如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是( )
A．等于220 V
B．大于220 V
C．小于220 V
D．等于零
解析：电感对交变电流有阻碍作用，线圈与灯泡串联，其电压之和等于电源电压，即UL＋UR＝U，故交流电压表的示数小于220 V，C正确．
答案：C5．如图所示，分别将甲、乙两图中的双刀双掷开关依次接到电压相等的直流电源和交流电源上，灯泡的亮度有什么不同？为什么？
解析：甲图中，电路中有一电感线圈，对交变电流有阻碍作用，所以S接直流电源时，灯泡亮些，S接交流电源时，灯泡暗些．乙图中，电路中有一电容器，在直流电压下表现为断路，在交变电压下通过电容器的交替充、放电过程表现为通路．所以S接直流电源时灯泡不亮，S接交流电源时，灯泡发光．
答案：见解析为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。课件61张PPT。第五章 交变电流同步导学方案课后强化演练第4节 变压器1．变压器的构造
如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．一个线圈与交流电源连接，叫做原线圈n1(又称初级线圈)；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈n2(又称次级线圈)，作为用电器的电源．原线圈和副线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠加而成．2．变压器的符号
变压器在电路图中的符号如图所示．3．变压器的原理
如图所示，互感现象是变压器工作的基础，电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈也能够输出电流．
4．变压器的作用
改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率．变压器不能改变恒定电流的电压．因为变压器的变压原理是互感现象．若通过原线圈的电流为恒定电流，则在铁芯中激发的磁场为恒定磁场，副线圈中无感应电动势产生，所以变压器不能改变恒定电流的电压．1．理想变压器
(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计电阻，即线圈不产生焦耳热．
(3)因不计一切电磁能量损失，所以理想变压器的输入功率等于输出功率．有的同学误认为通过原、副线圈电流与该线圈匝数一定总成反比．
3．输入、输出的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1/n1.
(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2；
③总功率P入＝P线＋P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
(4)对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
①原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.
②负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.有的同学误认为原、副线圈匝数一定，原线圈两端电压一定，则通过原线圈电流一定．
线圈串、并联的分析和计算方法
对于线圈的串、并联，与电阻的串、
并联相类似，一方面要判断两线
圈接头的连接关系，另一方面还要
判断两线圈的绕向关系．
判断方法：可假定某时刻一线圈中有某一流向的电流，如图中两线圈，将b、c相连，a、d作为输出端，假设电流从a端流入，则两线圈电流反向，故两线圈磁通量相抵消，其匝数为两线圈匝数差．1．电压互感器：如图甲所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压．2．电流互感器：如图乙所示，原线圈串联在待测大电流电路中，副线圈接电流表．互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流．电压互感器和电流互感器副线圈都需要接地．3．自耦变压器
如图丙、丁所示即为自耦变压器．自耦变压器的原线圈和副线圈是同一个线圈，负载处有一触头可以调节原、副线圈的匝数比． 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为( )
A．3 mA
B．0
C．48 mA
D．与负载R的值有关
【解析】 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，在原线圈中产生恒定不变的电流，铁芯中产生的磁场是不变的，穿过副线圈的磁通量不变，不能在副线圈中产生感应电流．
【答案】 B在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2＝2∶1，在不接负载的情况下( )
A．当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为110 V (2012·高考海南单科)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )
A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A
C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A (2010·山东高考)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甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )
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 如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将增大
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大【解析】 逐项分析如下
故选ABD.
【答案】 ABD【方法总结】
处理这类问题的基本方法：
(1)首先抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率决定输入功率．
(2)把副线圈当做电源，研究副线圈电路电阻的变化．
(3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化．
(4)据理想变压器变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化．(2010·天津高考)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
解析：电源电压有效值不变，所以V1示数不变，原副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，A2的示数增大，原副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数的比值不变，所以A正确，B错误．
答案：AD 如图所示，理想变压器的交流输入电压U1＝220 V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6 V 9 W”、“12 V 12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；
(2)原线圈中电流I1.【分析】 多个副线圈的变压器中，原、副线圈中各量的关系．
【解析】
【答案】 (1)1 320匝 72匝 (2)0.095 A
【方法总结】
有多个副线圈的变压器，电流与匝数不再成反比，但P入＝P出的关系仍然成立，可用来解决此类问题． 如图所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1 100，接入电压U1＝220 V的电路中．
(1)要求在两组副线圈上分别得到电压U2＝60 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“60 V 20 W”、“110 V 60 W”的两个用电器使其正常工作，原线圈的输入电流为多少？1.如图所示的四个电路中，能够实现升压的是( )
解析：变压器不能改变直流电压，因此A、B选项不正确；D项中变压器副线圈匝数比原线圈匝数多，能够实现升高电压，D正确；C为降压变压器．
答案：D2．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )
解析：电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误．由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2n1，故A选项正确．
答案：A3．(2010·高考山东卷)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甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )
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
A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。课件41张PPT。第五章 交变电流同步导学方案课后强化演练第5节 电能的输送1．可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．I为输电电流，R为输电线的电阻，ΔU为输电线上损失的电压．
2．电压损失
如图所示，输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U′比起始端电压U要低，这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U－U′＝IR.
②减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料，若使用电阻率更小的金属，如银、金等不现实，成本太高．
③增大导线的横截面积S：这种方法多耗费金属材料，必然会增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
1．输电电路的构成：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器．
2．输电电路(如图所示)(1)用户消耗的功率决定输送功率，即用户和线路总共消耗多少功率，发电站就输送多少功率，这是能量守恒定律和变压器原理的体现．
(2)抓住输电的两头——电源和用电器；分析一条线——输电线；研究两次电压变换——升压变压器和降压变压器．
(3)注意输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)三者之间的区别和数量关系. 在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是( ) 远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比 某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V．通过升压变压器升高电压向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V．要求在输电线上损失的功率控制为5 kW(即用户得到的功率为95 kW.)请你设计两个变压器的匝数比．为此，请你计算．
(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？
(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
(3)两个变压器上的匝数比各应等于多少？
【方法总结】
解决此类问题应把握以下三点
(1)变压器输入电压U1不变；
(2)变压器的输入功率由输出功率决定；
(3)输入电流I1由输出电流I2决定． 有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻r＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g＝10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3)解析：输电电路图如图所示．2．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的电压可表示为( )
A．U1 B．U1－IR
C．IR D．U2
解析：输电线的电压损失ΔU＝U1－U2＝IR，故B错误，C正确；U1为输出电压，U2为用户得到的电压，A、D错误．
答案：C
3．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．答案：见解析为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。
