高考專題：交流電路及l(fā)c振蕩電路

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1、高考專題：交流電路及LC振蕩電路【考綱要求】1.熟練掌握正弦交流電產(chǎn)生及交流發(fā)電機(jī)的原理，能應(yīng)用有效值、最大值、平均值、瞬時(shí)值、周期，頻率等物理量定量描述交流電的特征。能用正弦交流電的圖像描述它的變化規(guī)律。2.掌握變壓器的工作原理，并能應(yīng)用變壓對(duì)電壓、電流、功率等作定量運(yùn)算。3.能夠計(jì)算電能輸送中有關(guān)輸送電壓、電流及電能損失數(shù)值。4.掌握電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程及振蕩周期公式。5.了解麥克斯韋電磁理論及電磁場(chǎng)、電磁波的一般知識(shí)?！局R(shí)結(jié)構(gòu)】【熱點(diǎn)導(dǎo)析】1.描述交流電的物理量描述交流電的物理量有電壓（電流）的最大值、瞬時(shí)值、平均值、有效值、周期、頻率等，其中最難理解最重要的是交流電的有

2、效值。一直流電與一交流電分別通過(guò)相同電阻在相同時(shí)間內(nèi)兩者產(chǎn)生相等的熱量，則這個(gè)直流電的數(shù)值就叫做這個(gè)交流電的有效值。有效值與對(duì)應(yīng)最大值的關(guān)系為ε=，I=，U=，其中ε=NBSω，Im=,Um=。應(yīng)注意，在交流電路中，凡是安培表和伏特表的示數(shù)、用電器的額定電壓和額定電流、保險(xiǎn)絲的熔斷電流均指交流電的有效值。與功能、功率有關(guān)的值也均用有效值來(lái)計(jì)算。非正弦交流電的有效值的計(jì)算按“定義”求得。而在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體電量時(shí)只能用交流電的平均值。2.變壓器原理中的因果關(guān)系及有關(guān)注意點(diǎn)理想變壓器輸入電壓決定輸出電壓；變壓器的輸出功率決定輸入功率，即有功率輸出，才可能有功率輸入。發(fā)電機(jī)的端電壓由發(fā)電

3、機(jī)決定。理想變壓器只能改變電流、電壓，而無(wú)法改變功率和頻率。變壓器高壓線圍匝數(shù)多而通過(guò)電流較小，故用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)電流較大，故用較粗的導(dǎo)線繞制。副線圈幾組組合使用時(shí)要注意區(qū)分順次繞向連接（U出=U2+U3）如圖6-12-1（A）所示，和雙向繞組連接（U出=U2-U3）如圖6-12-1（B）所示。有幾組副線圈分別對(duì)外供電時(shí)，電流與匝數(shù)不成反比，應(yīng)按輸入功率與輸出功率相等計(jì)算電壓和電流，即I1U1=I2U2+I3U3+…常用的“口”字形鐵心變壓器，穿過(guò)每匝線圈的磁通量和磁通量的變化率都相同?！叭铡弊中舞F心變壓器中，穿過(guò)原副線圈的磁通量及變化率不同，故不能用電壓

4、與匝數(shù)成正比解，而應(yīng)根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律（ε=n）用匝數(shù)與磁通量變化率的乘積比去解。3.遠(yuǎn)距離輸電在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電線上損失能量Q=I2R線t。在不能無(wú)限減小導(dǎo)線電阻的前提下，通常減小輸電電流（當(dāng)輸送功率P=IU一定時(shí)，要減小電流I就要提高輸電電壓U）來(lái)減小線路損失。輸電線功率損失的計(jì)算式有P損=I2R線=（）2R線=，而P損=為錯(cuò)誤解。4.LC電磁振蕩LC電磁振蕩是利用電容器的充放電和線圈的自感作用產(chǎn)生振蕩電流，形成電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)化。要正確理解電磁振蕩過(guò)程中線圈中電流和線圈兩端電壓（即電容器兩極板間電壓）的變化關(guān)系，歐姆定律在此不適用，因?yàn)樽璧K線圈中電流變化的是

5、線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)而不是電阻。I大U反而小。LC振蕩回路中以電容器上電量為代表的（含電容器電壓、線圈中自感電動(dòng)勢(shì)、電場(chǎng)和電場(chǎng)能等）和電感線圈中電流為代表的（含電容器電量變化率、磁場(chǎng)和磁場(chǎng)能等）兩類物理量具有完全相反的變化規(guī)律，即Q類物理量值較大（或增大），i類物理量值較小（或減?。?，反之亦然。LC電磁振蕩過(guò)程中，i、q、、、UC等變化周期均為2π，而電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能變化周期為π。5.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論必須理解：變化的電（磁）場(chǎng)產(chǎn)生磁（電）場(chǎng)，而后者產(chǎn)生的磁（電）場(chǎng)本身的值取決于前者電（磁）場(chǎng)的變化率。光是一種電磁波，電磁場(chǎng)可在介質(zhì)和真空中傳播，在真空中傳播速度為光速c，在介質(zhì)

6、中傳播速度為c/n(n為介質(zhì)的折射率)；電磁波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，波長(zhǎng)和波速均要按比例發(fā)生變化（λ真=nλ介，c=nv介）?！镜湫屠觥坷?如圖6-12-2所示，一交流電的電流隨時(shí)間而變化的圖像，此交流電流的有效值是（）A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A解析本題為1995年全國(guó)高考試題交流電的有效值意義即等于與之熱效應(yīng)相等的對(duì)應(yīng)直流電值，在一個(gè)周期（T=0.02秒）內(nèi)，此交流電在電阻R上發(fā)熱為：Q=（I21·R·）+I22·R·=（4）2×0.01×R+(-3)2×0.01×R=I2·R·T∴有效值I=5A選B。在教材中定量給出正弦交流電的最大值和有效值

7、之間的關(guān)系，由于思維定勢(shì)的影響，使學(xué)生容易忽視有效值的意義。說(shuō)明圖示所給電流是方波電流，也是交流電的一種形式，但與正弦交流電有一定的區(qū)別。交流電的有效值是根據(jù)熱效應(yīng)定義的，對(duì)一個(gè)確定的交流電來(lái)說(shuō)，其有效值是恒定的，跟交變電流的熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交變電流的有效值。解此類題時(shí)時(shí)間一般取一個(gè)周期。例2如圖6-12-3所示，在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量卻只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂。已知線圈1、2的匝數(shù)