2024_2025学年新教材高中物理第3章交变电流与远距离输电章末综合提升学案鲁科版选择性必修第二册.doc

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第3章交变电流与远距离输电

主题1交变电流“四值”的辨析及应用

物理含义

重要关系

适用状况

瞬时值

交变电流某一时刻的值

e＝Emsinωt

i＝Imsinωt

分析线圈某一时刻的受力状况

最大值

最大的瞬时值

Em＝NBSω

Im＝eq\f(Em,R＋r)

确定用电器的耐压值

有效值

跟交变电流的热效应等效的恒定电流值

E＝eq\f(Em,\r(2))

U＝eq\f(Um,\r(2))

I＝eq\f(Im,\r(2))

(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)

(2)沟通电表的测量值

(3)电气设备标注的额定电压、额定电流

(4)保险丝的熔断电流

平均值

交变电流图像中图线与时间轴所夹面积与时间的比值

eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)

eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)

计算通过电路截面的电荷量

【典例1】如图所示为沟通发电机示意图，矩形线圈的匝数N＝50匝，每匝线圈的边长lab＝0.4m，lbc＝0.2m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，线圈总电阻r＝1Ω，外接电阻R＝9Ω。线圈以n＝eq\f(100,π)r/s的转速在磁场中匀速转动。求：

(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；

(2)若线圈从通过中性面时起先计时，写出回路中电流随时间改变的关系式；

(3)沟通电压表和电流表的读数；

(4)此沟通发电机的总功率和输出功率。

[解析](1)Em＝NBSω＝NBlablbcω＝50×0.2×0.4×0.2×eq\f(100,π)×2πV＝160V。

(2)ω＝2πn＝200rad/s

Im＝eq\f(Em,r＋R)＝16A

i＝16sin200t(A)。

(3)电流表的读数I＝eq\f(1,\r(2))Im＝8eq\r(2)A

电压表的读数U＝IR＝72eq\r(2)V。

(4)发电机的总功率P＝IE，E＝eq\f(1,\r(2))Em

所以P＝8eq\r(2)×eq\f(1,\r(2))×160W＝1280W

发电机的输出功率等于外电路电阻消耗的电功率。即

PR＝IU＝8eq\r(2)×72eq\r(2)W＝1152W。

[答案](1)160V(2)i＝16sin200t(A)(3)72eq\r(2)V8eq\r(2)A(4)1280W1152W

[一语通关]

应用“四值”的几点技巧

1．I＝eq\f(Im,\r(2))只适用于正弦交变电流。

2．计算时一般取一个周期，假如一个周期内各时段交变电流的规律不同，应分段计算然后求和。

3．各种沟通电表、沟通电器上标注的额定值及与热效应有关的计算等都指的是有效值。

4．计算流过导体横截面的电荷量时必需用平均值。

主题2志向变压器的分析思路

1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)；当变压器有多个副线圈时eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)…。

2．功率思路：志向变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时：P1＝P2＋P3…。

3．电流思路(方法上同功率思路)：由I＝eq\f(P,U)知，对只有一个副线圈的变压器有eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)；当变压器有多个副线圈时：n1I1＝n2I2＋n3I3…。

4．制约思路(变压器动态问题)

(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)肯定时，输入电压U1确定输出电压U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1)。

(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)肯定，且输入电压U1确定时，副线圈中的电流I2确定原线圈中的电流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)。

(3)负载制约

①变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝eq\f(P2,U2)。

②变压器副线圈中的功率P2由用户负载确定，P2＝P负1＋P负2…。

5．原理思路

变压器原线圈中磁通量发生改变，铁芯中eq\f(ΔΦ,Δt)相等，即eq\f(ΔΦ1,Δt)＝eq\f(ΔΦ2,Δt)。此式适用于沟通电或电压(电流)改变的直流电，但不适用于恒定电流。

【典例2】(多选)如图所示，变压器输入电压恒定，输出端两个灯泡并联，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头。起先时，开关S断开，不计导线的电阻，则下列说法正确的是()

A．P向左滑动，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V1示数增大

B．P向右滑动，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V1示数不