课件16张PPT。第五章
交变电流章末总结内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1交变电流交变电流的产生产生线圈在匀强磁场中绕________________匀速转动特殊位置线圈平面与中性面重合线圈平面与中性面垂直磁通量_______
感应电动势为____
电流改变方向磁通量为零
感应电动势______表达式：e＝Em____________ (从线圈位于中性面开始计时)，其中Em＝_______表征交变电流的物理量最大值：Em＝nBSω
有效值：根据_____________定义，正 弦交流电E＝______
周期T与频率f的关系：T＝___或f＝___
平均值：E=_____垂直于磁场的轴最大零最大sin ωtnBSω电流的热效应交变电流电感：通直流，阻______；通低频，阻______电容：通交流，隔______；通高频，阻______理想变压器电能输送原理：_______现象基本规律I1n1＝_____
P1＝P2功率损失：P损＝______
电压损失：U损＝______交流高频低频直流互感I2n2I2R线IR线
2题型探究一、交变电流“四值”的计算和应用1.峰值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转时所产生的交变电流的最大值，Em＝nBSω.
2.瞬时值：线圈在匀强磁场中转动，从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωsin ωt.
3.有效值：反映交变电流产生热效应的平均效果，正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是E＝ .
4.平均值：指在一段时间内产生的电压(电流)的平均值，其数值由法拉第电磁感应定律求出，即 .例1 (2016·金华、温州、台州部分学校高二第11次联考) 如图1所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100匝，线圈电阻r＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω.线圈在
磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴
OO′匀速转动，角速度ω＝100π rad/s.
(1)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的
函数关系式； 答案解析图1i＝47.1cos (100πt) A(2)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？ 答案解析160 V 33.3 A(3)此发电机的总功率为多少？ 答案解析5 561 W(4)从图示位置起，线圈转过90°过程中，平均电动势多大？通过线圈横截面的电荷量为多少？ 答案解析150 V 0.15 C(5)从图示位置起，线圈转过90°过程中，外力做功多少？线圈上产生的焦耳热为多少？ 答案解析27.8 J 1.11 J二、含变压器电路的动态分析
解答这类问题首先是分清变量和不变量，然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量的变化情况.
(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”即输出功率决定输入功率.
(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无阻电源，可以参照直流电路动态分析的方法，分析负载电路的动态变化.例2 如图2所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是 答案解析图2A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大
D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大√当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；
若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流变大，电流表A1示数变大，选项D错误.
课件33张PPT。第五章
交变电流第1讲 交变电流内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、对交变电流的认识(1)把图1所示电路接在干电池的两端时，可以观察到什么现象？当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮． 答案图1(2)把图1中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？并解释看到的现象．当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变． 答案1.交变电流：大小和方向随时间做 变化的电流叫交变电流，简称 .
2. 不随时间变化的电流称为直流.
注意：对直流电流和交变电流的区分主要是看 .
3.正弦式交变电流：按 规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称 .
交流方向电流方向是否变化正弦正弦式电流周期性判断下列说法的正误.
(1)交变电流的大小一定随时间变化.( )
(2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电.( )
(3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化.( )××√二、交变电流的产生假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示.请分析判断并填空.图2 (填“A→B→C→D”或“B→A→D→C”)2.在甲、乙、丙、丁四个位置中，线圈转到 或 位置时线圈中的电流最小，为零.线圈转到 或 位置时线圈中电流最大.B→A→D→CB→A→D→CA→B→C→DA→B→C→D甲丙乙丁图2 1.正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于 磁场中，并
绕 方向的轴 转动.
2.中性面：线圈平面与磁感线 时的位置.
(1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ ，但线圈中的电流为 .
(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变.线圈转动一周，感应电流的方向改变 次.匀强匀速垂直垂直磁场最大零两判断下列说法的正误.
(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流.( )
(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大.( )
(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零.( )
(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变.( )××√√1.正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：
(1)当从中性面开始计时：e＝ .
(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝ .
2.正弦式交变电流电动势的峰值表达式：
(1)Em＝ .
(2)峰值与线圈的形状 ，与转动轴的位置 .(填“有关”或“无关”)Emsin ωtEmcos ωt三、交变电流的变化规律nBSω无关无关有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该线圈产生的交变电流电动势的峰值为________，电流的峰值为________，若从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为__________________.图3 答案解析6.28 V6.28 Ae＝6.28sin 10πt V电动势的峰值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V
电流的峰值为Im＝ ＝6.28 A
感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt V.
2题型探究例1 (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是
A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B.当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C.每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零一、交变电流的产生 答案解析√√线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率也等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻发生变化.线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确.搞清两个特殊位置的特点：
二、交变电流的变化规律
1.峰值表达式
2.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置开始计时
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，U＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，U＝Umcos ωt.例2 一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝ T的匀强磁场中以ω＝10π rad/s的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图4所示，若从中性面开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式； 答案解析图4e＝50sin (10πt) V 线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V，
由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝50sin (10πt) V.(2)外电路R两端电压瞬时值的表达式. 答案解析图4u＝40sin (10πt) V针对训练 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图5所示，则下列说法中正确的是图5A.t＝0时刻线圈平面与中性面垂直
B.t＝0.01 s时刻Φ的变化率达到最大
C.t＝0.02 s时刻感应电动势达到最大
D.t＝0.03 s时刻感应电动势为零√ 答案解析t＝0时刻，Φ最大，应是中性面位置，A错；
t＝0.01 s时，Φ＝0，应是线圈平面与磁场平行的位置，感应电动势最大，Φ的变化率最大，B正确；
0.02 s时刻，感应电动势为零，C错；
0.03 s时刻，感应电动势最大，D错.图5(1)求交变电流瞬时值的方法
①确定线圈转动从哪个位置开始计时；
②确定表达式是正弦函数还是余弦函数；
③确定转动的角速度ω＝2πn(n的单位为r/s)、
峰值Em＝NBSω；
④写出表达式，代入角速度求瞬时值.
(2)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流与线圈的形状无关.如图6所示，若线圈的面积与例2题图所示线圈面积相同，则答案完全相同.图6例3 处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直.在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图7所示，线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则图中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是三、交变电流的图象图7 答案解析线圈在磁场中从图示位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电.对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；
用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对.√图71.从中性面开始计时是正弦曲线，从垂直中性面开始计时是余弦曲线.
2.由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向.
达标检测31.(多选)如图所示的图象中属于交变电流的有 答案解析1234√√选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流.√2.(2015·宁波高二检测)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，下列选项中能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的是 答案1234√3.(多选)如图8甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′以恒定的角速度ω转动.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规律变化，则在t＝ 时刻 答案解析1234图8A.线圈中的电流最大
B.穿过线圈的磁通量为零
C.线圈所受的安培力为零
D.线圈中的电流为零√√1234此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B错误，由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A错误，C、D正确.4.一台发电机产生正弦式电流，如果e＝400sin 314t(V)，那么电动势的峰值是多少？线圈匀速转动的角速度是多少？如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2 kΩ，写出电流瞬时值的表达式. 答案解析1234400 V 100π rad/s i＝0.2sin 314t(A)根据电动势的瞬时值表达式可知，电动势的峰值Em＝400 V，
线圈的角速度ω＝314 rad/s＝100π rad/s
由欧姆定律得Im＝ ＝0.2 A，
所以电流瞬时值表达式为i＝0.2sin 314t(A).课件31张PPT。第五章
交变电流第2讲 描述交变电流的物理量内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、周期和频率如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化． 答案1.周期(T)：交变电流完成一次 变化所需的时间．
2.频率(f)：交变电流在1 s内完成 变化的次数．周期性周期性我国电网中交流电的频率为50 Hz，则我国提供市电的发电机转子的转速为__________r/min.3 000某交流电压的瞬时值表达式u＝6 sin (100πt) V，把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？二、峰值和有效值小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u＝6 sin (100πt) V中6 V是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V 2 W”的小灯泡中的6 V是有效值．电容器会被击穿． 答案1.峰值：(1)交变电流的电压、电流能达到的 叫峰值，若交流电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两端的电压的最大值分别为
Im＝ ，Um＝ .
(2)使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的 ．
2.有效值：确定交变电流有效值的依据是 ．
让交流与恒定电流通过大小 的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的 相同，则此恒定电流值叫做交流电的有效值．最大数值最大值电流的热效应ImR相同热量3.在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：0.707Em0.707Im0.707Um判断下列说法的正误.
(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.( )
(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( )
(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的.( )
(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.( )×××√
2题型探究一、周期和频率的理解
交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关.ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是图2A.此交变电流的频率为0.2 Hz
B.1 s内电流方向变化10次
C.t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D.1 s内线圈转5圈
√ 答案解析√期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错，B、D对；在t＝0.1 s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错.二、交变电流图象的应用
正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息：例2 (2016·10月义乌选考模拟)发电机的形式很
多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力
定律.因此，其构造的一般原则是：用适当的导
磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电
路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的．常
见的发电机产生正弦、余弦式的交流电.如图3
所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是
图3 答案解析A.线圈先后两次转速之比为1∶2
B.交流电a的电压瞬时值ua＝10sin (0.4πt) V
C.交流电b的最大值为 V
D.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量变化率最大
图3√针对训练 (多选)一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图4所示.由图可知图4A.该交流电的频率是50 Hz
B.该交流电的电流有效值为 A
C.该交流电的电流瞬时值表达式为
i＝2sin 50πt(A)
D.若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻，则电阻
消耗的功率是20 W√√ 答案解析由图得周期为0.04 s，频率为25 Hz，A错误；电流最大值为2 A，则
有效值为 A，B错误；
由图象知，该交流电的电流瞬时值表达式为i＝2sin 50πt(A)，C正确；
电阻消耗的功率P＝I2R＝20 W，D正确.三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比
1.有效值
(2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值．
(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值都是指有效值.
2.平均值
例3 图5甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示.发电
机线圈内阻为10 Ω，外接一只
电阻为90 Ω的灯泡，不计电路
的其他电阻，则图5A.t＝0时刻线圈平面与中性面垂直
B.每秒内电流方向改变100 次
C.灯泡两端的电压为22 V
D.0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0 答案解析√
达标检测31.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图6所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压 答案解析1234图6√由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故A、B错误；
又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，1234A.电压表 的示数为220 V
B.电路中的电流方向每秒钟改
变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484 W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的
焦耳热为24.2 J
2.一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7甲所示.已知发电机线圈内阻为5 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则 答案解析√1234图71234A.t,2t B.2t,8t C.2t,2t D.t,4t3.(2016·台州市高二期中)把一只电热器接在100 V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q，若将它分别接到U1＝100sin ωt(V)和U2＝50sin 2ωt(V)的交流电源上，仍要产生Q的热量，则所需的时间分别为 答案解析1234√4.如图8所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量
q＝______.解析图111234 答案课件27张PPT。第五章
交变电流第3讲 电感和电容对交变电流的影响内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电感器对交变电流的阻碍作用如图1所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上.(1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用. 答案图1(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大. 答案图1电感器的作用
(1)线圈的自感系数越 ，交流的频率越 ，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大．
(2)电感线圈在电路中的作用：①通 流，阻 流；②通 频，
阻_____频．大高低直交高判断下列说法的正误.
(1)同一个线圈对直流和对交流的阻碍作用是相同的.( )
(2)绕制线圈的导线的电阻可以忽略时，线圈对交流没有阻碍作用.( )
(3)交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用越大.( )××√二、电容器对交变电流的阻碍作用如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上.图2 (1)观察灯泡的发光情况，并分析原因.图2 答案甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡亮.甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮.乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，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.(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？图2 答案灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用.(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？ 答案电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮.说明电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小.电容器的作用
(1)电容器接到交流电源两端时，交替地进行 和 ，电路中就有了电流，表现为交流“ ”了电容器.
(2)电容器在电路中的作用：通 流，隔 流；通 频，阻 频.
(3)电容器的电容越 ，交流的频率越 ，电容器对交变电流的阻碍作用越 .充电放电通过大高小直高交低判断下列说法的正误.
(1)直流电的自由电荷不能穿过电容器两极板间的绝缘层到达另一极板，而交流电中的自由电荷能穿过.( )
(2)电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地.( )×√
2题型探究例1 (多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是一、对电感对交变电流影响的理解 答案图3A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗
B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮
C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯
变亮
D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小
时，灯变暗√√例2 (多选)图4甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是 答案解析图4二、对电容对交变电流影响的理解A.图甲中R得到的是交流成分
B.图甲中R得到的是直流成分
C.图乙中R得到的是低频成分
D.图乙中R得到的是高频成分√√电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；
乙图中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.例3 (2015·宁波高二检测)在如图5所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各交流电压表的示数将三、电阻、电感、电容的对比图5 答案解析A.V1、V3增大，V2减小
B.V1不变，V2减小，V3增大
C.V1不变，V2增大，V3减小
D.V1、V2、V3都不变√电感线圈对交流电的阻碍作用随着频率的增大而增大，因此电压表V2示数增大，电容器对交流电的阻碍作用随着频率的增大而减小，电压表V3示数减小，电压表V1示数不变，C正确.1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变.
2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频.
3.电容器通交流、隔直流，通高频、阻低频.
4.在分析电流变化时，把电感、电容的阻碍作用类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.
达标检测31.(多选)在如图6所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝220 sin (100πt) V.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是 答案解析图6A.电流表示数增大 B.电压表示数增大
C.灯泡变暗 D.灯泡变亮123√√当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；
灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误；
电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源两端电压的有效值为U＝UL＋UR，因UR＝IR，故电流I减小时，UR减小，因电源电压的有效值保持不变，故UL＝U－UR增大，选项B正确.1232.如图7所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是 答案图7A.使发电机F的转速增大
B.使发电机F的转速减小
C.在平行板电容器间换用介电常数较小
的电介质
D.使电容器两极板间的距离增大解析123√当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器电容的阻碍作用减小，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；
在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，电容器对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误.1233.(多选)如图8所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是 答案解析图8A.L的作用是“通低频，阻高频”
B.C的作用是“通低频，隔高频”
C.C的作用是“通高频，阻低频”
D.通过R的电流中，低频交流所占的百分
比远远大于高频交流所占的百分比√√123√因为电感L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确；C是一个电容较小的电容器，对低频的交流阻碍较大，故选项C正确，B错误；
这样通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.123课件40张PPT。第五章
交变电流第4讲 变压器内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、变压器的原理及电压与匝数的关系如图1所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.图1(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光. 答案(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？图1 答案左边线圈的电阻则有U1＝U电源，这样看来只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.1.变压器的工作原理： 是变压器工作的基础.因此变压器只对
的电流起作用，对 电流不起作用.(后两空填“变化”或“恒定”)变化恒定互感现象2.变压器中的电压与匝数的关系：判断下列说法的正误.
(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.( )
(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.( )
(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.( )
(4)理想变压器不能改变交变电流的频率.( )
√××√二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系阅读教材回答下列两个问题：
(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即
P入＝P出. 答案(2)根据能量守恒推导原、副线圈中的电流与匝数的关系. 答案1.变压器原、副线圈中功率关系和电流关系：P入＝P出，即 .
2.电流关系： .U1I1＝ U2I2＝U2I2＝250×200 W＝50 kW.一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈中的电流为________，副线圈中的输出电压为________，输出功率为________. 答案解析5 A250 V50 kW1.实验目的：
理解理想变压器的原线圈、副线圈中电压与匝数的关系.
2.实验原理：
原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化.由于副线圈和原线圈是套在同一个铁芯上的，所以通过副线圈的磁场也在不断的变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势，副线圈相当于电源对外供电.三、实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系3.实验器材：
电压表两只、可拆卸式变压器、学生电源、开关、导线若干(如图2所示)4.实验步骤：
(1)按如图3所示电路图连接实物图图3(2)保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响.(3)保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响.
(4)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表：(5)由表格数据得出结论：
当原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成 比.
当副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成 比.
5.注意事项
(1)在改变学生电源电压，线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.
(2)学生电源的电压不要设置太高，一般不要超过12 V，以免发生危险.
正反
2题型探究一、理想变压器基本关系的应用例1 (2016·温州高二期中)如图4所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 答案解析图4A.电流表的示数为 A
B.电源输出功率为1 200 W
C.电流表的示数为 A
D.原线圈两端电压为11 V
√例2 (多选)如图5所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则 答案解析图5二、理想变压器的动态分析A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小√√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→P出→P入→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→P出→P入→I1.1.自耦变压器
铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图6所示.三、自耦变压器和互感器图62.互感器
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.
互感器是利用变压器的原理来测量高电压或
大电流的仪器.
(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把
高电压变成低电压.(如图7所示)图7(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.(如图8所示)图8 答案解析例3 (多选)图9甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说
法中正确的是图9A.线圈匝数n1B.线圈匝数n1>n2，n3>n4
C.甲图中的电表是电压表
D.乙图中的电表是电流表√题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，题图甲中的电表为电压表；
题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n32.电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.
3.电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.例4 一自耦变压器如图10所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中图10 A.U2>U1，U2降低
B.U2>U1，U2升高
C.U2D.U2 答案解析√例5 某同学选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12 V的低压__________(选填“交流电源”或“直流电源”).先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压______(选填“增大”“减小”或“不变”).上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是____________(选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”).交流电源增大减小控制变量法 答案四、探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
达标检测31.如图11所示，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(可视为理想电表)的示数分别是 答案解析1234图11A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A
C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A√12342.(多选)如图12所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则 答案1234图12A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
B.甲图是电流互感器，输电电流是100 A
C.乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
D.乙图是电流互感器，输电电流是100 A√解析√12343.如图13所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器. 和 是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示； 和 是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是 答案解析1234A.I1和I2表示电流的平均值
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、I2变大图13√1234电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A、B错误.滑片P向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，U2不变、I1变大，故C正确，D错误.4.(多选)(2016·杭州七县市区高二第一学期期终)如图14所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是 答案1234图14A.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的
电动势和内阻”实验中的电压表
B.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D.保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，可以研究副线圈匝
数对输出电压的影响√√课件32张PPT。第五章
交变电流第5讲 电能的输送内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、降低输电损耗的两个途径如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r).那么：图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和. 答案一、降低输电损耗的两个途径(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电
能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因.
功率损失的表达式：ΔP＝I2r＝ r，所以降低功率损耗的两个途径为：
①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U. 答案图11.电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝ ＝Ir.
2.功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝ .
3.减少电压、功率损失的方法：
(1)减小电阻：由R＝ρ 可知，距离l一定时，使用电阻率 的材料，
导体横截面积可减小电阻.
(2)提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流，即采用高压输电. U－U′I2r小增大升高判断下列说法的正误.
(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比.( )
(2)由P＝ 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小.( )
(3)由P＝I2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( )
(4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的.( )√×√√二、远距离输电电路中的各种关系某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路.图2 (1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).
第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I R＋P3
第三个回路：P4＝U4I4
答案图2 (2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 答案图2 (1)功率关系：P1＝ ，P2＝ ，P3＝ ，P线＝I2ΔU＝I22R.
(2)电压关系： ＝____，U2＝ .
(3)电流关系：n1I1＝ ，n3I3＝n4I4，I2＝_____＝____＝_____.P4P线＋P3U3＋ΔUP2n2I2判断下列说法的正误.
(1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( )
(2)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多.( )
(3)远距离输电时，输送电压越高越好.( )√××
2题型探究输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式：
(1)ΔP＝I2R其中I为输电线路上的电流.一、输电线上功率损失的计算例1 (多选)远距离输送交变电流都采用高压输电.采用高压输电的优点是
A.可节省输电线的材料
B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减少输电线上的能量损失
D.可加快输电的速度 答案解析√√远距离输电时往往输送的电功率一定，根据P＝UI知，输送电压U损失一定的情况下，输电线电阻可略大些，导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)；
若输电线确定，即r确定，则可减少输电线上的能量损耗，故选项A、C正确.
交变电流的频率是一定的，不需调节，输电的速度是一定的，故选B、D错误.例2 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
答案解析2 500 A(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？ 答案解析(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？ 答案解析注意以下两组物理量的区别
(1)输电电压U与输电线上降落的电压ΔU.
(2)输电功率P与输电线上损失的功率ΔP.
二、高压输电线路
1.输送电压：输电线始端电压，即升压变压器副线圈两端电压.
2.用户电压：最终用户得到的电压，若不考虑用户与降压变压器间电线上的电阻，则为降压变压器副线圈两端电压.
3.损失电压：输电线上的电压，等于输电线始端电压与末端电压的差值.例3 如图3所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则 答案解析图3√针对训练 (2015·湖州高二质检)如图4所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是图4A.a是升压变压器，b是降压变压器
B.a是降压变压器，b是升压变压器
C.a的输出电压等于b的输入电压
D.a的输出电压等于输电线上损耗的电压√ 答案解析远距离输电先升压，后降压，选项A正确，选项B错误；
由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，选项C、D错误.
达标检测31.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是
A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍
B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍
C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供
电时的4倍
D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功
率为正常供电时的4倍 答案解析√12341234高压输电时P＝UI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；
输电线上的热耗功率ΔP＝I2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；
由ΔP＝I2R线，则热耗功率不变，D错误.2.(2016·杭州余杭区高二第一学期期末)远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1＝110 kV和输电电压为U2＝330 kV输电.则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1∶I2等于
A.1∶1 B.3∶1 C.1∶3 D.9∶1 答案√1234解析3.(多选)在如图5所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 答案解析1234A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大图5√√12344.某变电站用220 V的电压送电，导线上损失的电功率是输出功率的20%，若要使导线损失的电功率是输出功率的5%，则输出的电压应为________V. 答案解析1234440
