高考專題:交流電路及l(fā)c振蕩電路

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生及交流發(fā)電機的原理,能應用有效值、最大值、平均值、瞬時值、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,并能應用變壓對電壓、電流、功率等作定量運算。3.能夠計算電能輸送中有關輸送電壓、電流及電能損失數(shù)值。4.掌握電磁振蕩的產生過程及振蕩周期公式。5.了解麥克斯韋電磁理論及電磁場、電磁波的一般知識?!局R結構】【熱點導析】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

2、時值、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效值。一直流電與一交流電分別通過相同電阻在相同時間內兩者產生相等的熱量,則這個直流電的數(shù)值就叫做這個交流電的有效值。有效值與對應最大值的關系為ε=,I=,U=,其中ε=NBSω,Im=,Um=。應注意,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、保險絲的熔斷電流均指交流電的有效值。與功能、功率有關的值也均用有效值來計算。非正弦交流電的有效值的計算按“定義”求得。而在計算通過導體電量時只能用交流電的平均值。2.變壓器原理中

3、的因果關系及有關注意點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)電機的端電壓由發(fā)電機決定。理想變壓器只能改變電流、電壓,而無法改變功率和頻率。變壓器高壓線圍匝數(shù)多而通過電流較小,故用較細的導線繞制;低壓線圈匝數(shù)少而通過電流較大,故用較粗的導線繞制。副線圈幾組組合使用時要注意區(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外供電時,電流與匝數(shù)不成反比,應按輸入功率與

4、輸出功率相等計算電壓和電流,即I1U1=I2U2+I3U3+…常用的“口”字形鐵心變壓器,穿過每匝線圈的磁通量和磁通量的變化率都相同。“日”字形鐵心變壓器中,穿過原副線圈的磁通量及變化率不同,故不能用電壓與匝數(shù)成正比解,而應根據(jù)法拉弟電磁感應定律(ε=n)用匝數(shù)與磁通量變化率的乘積比去解。3.遠距離輸電在遠距離輸電時,輸電線上損失能量Q=I2R線t。在不能無限減小導線電阻的前提下,通常減小輸電電流(當輸送功率P=IU一定時,要減小電流I就要提高輸電電壓U)來減小線路損失。輸電線功率損失的計算式有P損=I2R線=

5、()2R線=,而P損=為錯誤解。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生振蕩電流,形成電場能和磁場能的周期性轉化。要正確理解電磁振蕩過程中線圈中電流和線圈兩端電壓(即電容器兩極板間電壓)的變化關系,歐姆定律在此不適用,因為阻礙線圈中電流變化的是線圈中產生的自感電動勢而不是電阻。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、線圈中自感電動勢、電場和電場能等)和電感線圈中電流為代表的(含電容器電量變化率、磁場和磁場能等)兩類物理量具有完全相反的變化規(guī)律,即Q類物理量值

6、較大(或增大),i類物理量值較?。ɑ驕p?。?,反之亦然。LC電磁振蕩過程中,i、q、、、UC等變化周期均為2π,而電場能、磁場能變化周期為π。5.麥克斯韋電磁場理論必須理解:變化的電(磁)場產生磁(電)場,而后者產生的磁(電)場本身的值取決于前者電(磁)場的變化率。光是一種電磁波,電磁場可在介質和真空中傳播,在真空中傳播速度為光速c,在介質中傳播速度為c/n(n為介質的折射率);電磁波由一種介質進入另一種介質時,頻率不變,波長和波速均要按比例發(fā)生變化(λ真=nλ介,c=nv介)。【典型例析】例1如圖6-12-2所

7、示,一交流電的電流隨時間而變化的圖像,此交流電流的有效值是()A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A解析本題為1995年全國高考試題交流電的有效值意義即等于與之熱效應相等的對應直流電值,在一個周期(T=0.02秒)內,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之間的關系,由于思維定勢的影響,使學生容易忽視有效值的意義。說明圖示所給電流是方波電流,也是交流電的一種形式

8、,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)熱效應定義的,對一個確定的交流電來說,其有效值是恒定的,跟交變電流的熱效應相等的恒定電流的值叫做交變電流的有效值。解此類題時時間一般取一個周期。例2如圖6-12-3所示,在繞制變壓器時,某人誤將兩個線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個臂上,當通以交流電時,每個線圈產生的磁通量卻只有一半通過另一個線圈,另一半通過中間的臂。已知線圈1、2的匝數(shù)

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