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20xx高考物理复习知识点:交变电流的产生及描述

20xx高考物理复习知识点:交变电流的产生及描述

第1课时正弦交流电的图象
例1.(09·福建·16)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,则外接一只电阻为95.0的灯泡,如图乙所示,则()
A.电压表○v的示数为220v
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484w
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
小结:
变式:名师导学P117例1
反馈练习:
1.(08·广东·5)小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示。此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻。下列说法正确的是()
A.交变电流的周期为0.125s
B.交变电流的频率为8Hz
C.交变电流的有效值为A
D.交变电流的最大值为4A
2.(10广东卷)图7是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的()
A.周期是0.01S
B.最大值是311V
C.有效值是220V
D.表达式为U=220sin100πt(V)
3.课时练习60P247第1-5题
第2课时非正弦交变电流有效值的计算
例题:如图表示一交变电流随时间变化的图象,此交变电流的有效值是()
A.B.5A
C.D.3.5A
小结:
变式1:给额定功率60W、额定电压220V的白炽灯加上如图所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为()
A.220VB.310V
C.350VD.440V
变式2:如图表示一交变电流随时间变化的图象,此交变电流的有效值是()
A.B.
C.D.
反馈练习:
课时练习61P248第3、4题

扩展阅读

20xx高三物理考点解析:交变电流的产生及描述


20xx高三物理考点解析:交变电流的产生及描述

考点38交变电流的产生及描述
考点名片
考点细研究:(1)交变电流的产生;(2)交变电流的图象;(3)正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值等。其中考查到的如:20xx年全国卷第21题、20xx年四川高考第4题、20xx年天津高考第7题、20xx年山东高考第17题、20xx年福建高考第15题等。
备考正能量:本考点一般以选择题形式考查,命题多集中于考查基本概念,如交变电流的峰值、有效值、频率等。命题常结合交变电流的图象考查有效值的计算,单独考查交变电流产生的较少,通常和变压器结合考查。

一、基础与经典
1.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,则()

A.t=0.005s时线框的磁通量变化率为零
B.t=0.01s时线框平面与中性面重合
C.线框产生的交变电动势有效值为311V
D.线框产生的交变电动势频率为100Hz
答案B
解析线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比,而t=0.005s时e最大,A错误。t=0.01s时e=0,B正确。电动势有效值E=311×V≈220V,C错误。周期T=0.02s,频率f==50Hz,D错误。
2.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动,线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。已知匀强磁场的磁感应强度为B,则结合图中所给信息可判定()

A.t1时刻穿过线框的磁通量为BL2
B.t2时刻穿过线框的磁通量为零
C.t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零
D.线框转动的角速度为
答案D
解析t1时刻,感应电动势最大,穿过线框的磁通量应为零,A错误;t2时刻,穿过线框的磁通量最大为Φm=BL2,B错误;t3时刻,感应电动势最大,则磁通量变化率也最大,C错误;交变电流的最大值为Em=BL2ω,则ω=,D正确。
3.一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知()

A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=100sin25t(V)
B.该交变电流的频率为4Hz
C.该交变电流的电压的有效值为100V
D.若将该交流电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W
答案D
解析由题图可知,交变电流周期T=4×10-2s,峰值电压Um=100V,故交变电流的频率f==25Hz,有效值U==50V。加在R=100Ω的电阻上时的热功率P==50W,瞬时值表达式u=Umsint=100sin50πt(V),故正确选项为D。
4.图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲W乙为()

A.1∶B.1∶2C.1∶3D.1∶6
答案C
解析计算电功时,I要用有效值。图甲中,由有效值的定义得2R×2×10-2+0+2R×2×10-2=IR×6×10-2,得I1=A;图乙中,电流的值不变,I2=1A,由W=I2Rt可以得到W甲W乙=13。C正确。
5.如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u=20sin100πt(V),则加在R2上的电压有效值为()

A.10VB.20V
C.15VD.5V
答案D
解析电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R1被短路,R2上的电压等于输入电压值,电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大可看作断路,此时R1、R2并联,R2上的电压等于输入电压值的一半,据此可设加在R2的电压有效值为U,根据电流的热效应,在一个周期内满足T=+,可求出U=5V。故选项D正确。
6.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()

A.B.C.D.
答案D
解析线框转动的角速度为ω,进磁场的过程用时周期,出磁场的过程用时周期,进、出磁场时产生的感应电流大小都为I′=,则转动一周产生的感应电流的有效值满足:I2RT=2R×T,解得I=,D正确。
7.(多选)交流发电机正常工作时产生的电动势e=Emsinωt,下面说法正确的是()
A.线圈匝数减为原来的一半,而转速增为原来的2倍,其他条件不变,则感应电动势的峰值不变
B.线圈匝数减为原来的一半,而转速增为原来的2倍,其他条件不变,则感应电流的有效值不变
C.线圈匝数减为原来的一半,而磁感应强度增为原来的2倍,其他条件不变,则感应电动势的瞬时值表达式不变
D.线圈由矩形变为圆形,其他条件不变,则感应电动势的峰值、有效值、瞬时值的表达式均发生变化
答案ACD
解析因为Em=nBSω,转速变为原来的2倍,即ω变为原来的2倍,n变为原来的,则Em不变,电压的有效值不变,由于匝数变化引起电阻的变化,电流的有效值变化,A正确,B错误;根据Em=nBSω和e=Emsinωt,知C正确;线圈由矩形变为圆形,线圈的面积发生变化,感应电动势的峰值、有效值、瞬时值的表达式均发生变化,D项正确。
8.(多选)如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A。那么()

A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cost(V)
D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sint(Wb)
答案AC
解析线圈转动的角速度ω=,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,当线圈转过60°时,电流的瞬时值表达式为i=Imcos60°=1A,解得Im=2A,则正弦交变电流的有效值I==A,B错误;线圈消耗的电功率P=I2R=4W,A正确;由欧姆定律可知,感应电动势的最大值Em=ImR=4V,所以瞬时值的表达式为e=4cost(V),C正确;通过线圈的磁通量Φ=Φmsinωt=Φmsint,由感应电动势的最大值Em=BSω=Φm×,得Φm=,解得Φ=sint=sint(Wb),D错误。
9.(多选)如图所示,如果交流发电机转子有n匝线圈,每匝线圈所围面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,匀速转动角速度为ω,线圈电阻为r,外电路电阻为R。在线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,下列说法正确的是()

A.通过R的电荷量q=
B.通过R的电荷量q=
C.电阻R上产生的热量为QR=
D.电阻R上产生的热量为QR=
答案BC
解析通过R的电荷量为q==;在线圈由题图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中,电阻R上产生的热量为QR=I2R××=2R=,B、C正确。
10.(多选)如图所示,垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场以虚线为界,虚线左侧磁场范围足够大,单匝矩形线圈的中轴线与磁场边界重合,线圈以恒定的角速度ω绕中轴线转动,线圈所围面积为S,线圈导线的总电阻为R。t=0时刻线圈平面与纸面重合,则下列说法正确的是()

A.t时刻线圈中电流的瞬时值为sinωt
B.线圈中电流的有效值为
C.线圈中电流的最大值为
D.线圈消耗的电功率为
答案AB
解析电动势的最大值应为Em=,t=0时,e=0,因此电动势瞬时值表达式应为e=BSωsinωt,电流瞬时值表达式为i=sinωt,A项正确;电流的有效值I=,最大值Im=,B项正确,C项错误;线圈消耗的电功率P=I2R=,D项错误。
二、真题与模拟

11.20xx·全国卷](多选)如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则()
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在t=时,两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
答案BC
解析本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流,故A项错误;两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同,B项正确;在t=时,两导线框切割磁感线的导线长度相同,且切割速度大小相等,故产生的感应电动势相等,均为E=BR2ω,C项正确;两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示,故两导线框中感应电流的有效值不相等,D项错误。

12.20xx·四川高考]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,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都是e0,不计线圈电阻,则发电机输出电压()

A.峰值是e0B.峰值是2e0
C.有效值是Ne0D.有效值是Ne0
答案D
解析根据题意,小型发电机输出电压的峰值为Em=2Ne0,A、B项均错误;对于正弦式交变电流,峰值与有效值E的关系满足E=,故有效值为Ne0,C项错误,D项正确。
13.20xx·天津高考](多选)如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则()

A.两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为23
C.曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10V
答案AC
解析线圈经过中性面时不切割磁感线,此时感应电动势为零,选项A正确;由图可知曲线a、b的周期之比为23,则对应的线圈转速之比为32,选项B错误;曲线a的周期为Ta=4×10-2s,其频率为fa==25Hz,选项C正确;曲线a、b表示的交变电流的峰值之比为==,又Ema=15V,则Emb=10V,Ub=Emb=5V,选项D错误。
14.20xx·山东潍坊段考]通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1s。电阻两端电压的有效值为()

A.12VB.4V
C.15VD.8V
答案B
解析电流产生的热量与其方向无关,在一个周期内电流根据大小可分为两段。I1=0.1A的时长t1=0.8s,I2=0.2A的时长t2=0.2s。根据有效值的定义有IRt1+IRt2=·T,其中T=1s。解得U=4V,B正确。
15.20xx·苏州模拟](多选)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。以下判断正确的是()

A.电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50πrad/s
C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
答案AC
解析根据it图象可知,交流电的最大值为10A,所以电流表的示数(有效值)为10A,A正确。交流电的周期T=0.02s,线圈转动的角速度ω==100πrad/s,B错误。0.01s时,感应电流达到峰值,线圈平面与磁场方向平行,C正确。0.02s时,线圈又回到题图所示位置,根据右手定则可以判断,电阻R中电流的方向自左向右,D错误。
16.20xx·四川联考]用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110V,通过负载的电流图象如图所示,则()

A.变压器输入功率约为3.9W
B.输出电压的最大值是110V
C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D.负载电流的函数表达式i=0.05sinA
答案A
解析由题图可知通过负载的电流最大值为Im=0.05A,周期T=0.02s,故电流的函数表达式i=Imsint=0.05sin100πt(A),D错误;理想变压器匝数比等于电压比,即n1n2=U1U2=21,C错误;输出电压U2=110V,其最大值U2m=U2=110V,B错误;理想变压器输入功率等于输出功率,即输入功率P=I2U2=×110W≈3.9W,A正确。
17.20xx·唐山模拟]一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动,通过导线给同一电阻R供电,如图甲、乙所示。其中甲图中OO′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场磁感应强度相同。则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为()

A.1B.12C.14D.11
答案A
解析题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧,所以线框只在半周期内有感应电流产生,如图甲,电流表测得是有效值,由有效值的定义可得:R·+0=I2RT解得有效值I=。题图乙中的磁场布满整个空间,线框中产生的感应电流如图乙,所以I′=,则II′=1,即A正确。

18.20xx·广东深圳调研]矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电,电动势瞬时值表达式为e=220·sin100πt(V),下列说法正确的是()
A.t=0时刻穿过线框的磁通量为零
B.电动势的有效值为220V
C.交流电的周期为0.01s
D.若转速增大1倍,其他条件不变,则电动势瞬时值表达式为e=440sin100πt(V)
答案B
解析t=0时刻,线框产生的感应电动势为0,即穿过线框的磁通量的变化率为零,此时线框与中性面重合,穿过线框的磁通量最大,选项A错误;根据电动势瞬时值表达式,该交流电电动势的最大值Em=220V,故电动势的有效值E==220V,选项B正确;该交流电的角速度ω==100π(rad/s),故交流电的周期为0.02s,选项C错误;若转速增大1倍,其他条件不变,则ω变为原来的2倍,由最大值Em=NBSω得,最大值变为原来的2倍,则电动势瞬时值表达式为e=440sin200πt(V),选项D错误。
19.20xx·浙江嘉兴期末](多选)某兴趣小组利用如图所示装置给小灯泡供电。矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动,并通过变压器给小灯泡供电。下列说法正确的是()

A.图示位置穿过线框的磁通量为零
B.图示位置线框产生的感应电动势为零
C.使用变压器的目的是为了提高输出功率
D.若灯泡偏暗,可通过减少原线圈匝数来提高灯泡亮度
答案BD
解析图示位置穿过线圈的磁通量最大,线圈平面与中性面重合,感应电动势为零,选项A错误,选项B正确;变压器只能改变电压,不能提高输出功率,选项C错误;根据=,减少原线圈的匝数可以增加副线圈的电压,使偏暗的灯泡变亮,选项D正确。

一、基础与经典
20.如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l1=20cm,ad边长l2=25cm,放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω,t=0时,线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。

(1)在图中标出t=0时感应电流的方向;
(2)写出线圈感应电动势的瞬时表达式;
(3)线圈转一圈外力做功多大?
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多大?
答案(1)adcba(2)e=314cos100πt(V)(3)98.6J(4)0.1C
解析(1)线圈感应电流的方向为adcba。
(2)n=3000r/min=50r/s,所以线圈的角速度ω=2πn=100πrad/s。
图示位置的感应电动势最大,其大小为Em=NBSω=NBl1l2ω,代入数据得Em=314V。
电动势的表达式e=Emcosωt=314cos100πt(V)。
(3)电动势的有效值E=,线圈匀速转动的周期T==0.02s,线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即W=I2(R+r)T=2(R+r)T,代入数据得W≈98.6J。
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量q=Δt==,代入数据得q=0.1C。
二、真题与模拟
21.20xx·豫南九校联盟联考]某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:

(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;
(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;
(3)外接电阻上电流的有效值I。
答案(1)2NBl2ω(2)(3)
解析(1)因为磁场的方向是辐向的,则线圈在磁场中转动时,bc和ad边总是垂直切割磁感线,其两边的运动速度:v=ω·
bc和ad边同时切割相当于两电源串联,
Em=2NB·2lv=4NBlv
联立两式解得Em=2NBl2ω
(2)线圈中的感应电流大小恒定,方向做周期性变化,电流Im=
又由F=NB·Im·2l=2NBIml
联立解得F=。
(3)一个周期内,产生电流的时间t=T
根据交流电有效值的定义有Q=IRt=I2RT
联立解得I=。
22.20xx·连云港调研]图甲为一台小型发电机的示意图,单匝线圈逆时针转动。若从中性面开始计时,产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为1.0Ω,外接灯泡的电阻为9.0Ω。求:

(1)写出流经灯泡的瞬时电流的表达式;
(2)转动过程中穿过线圈的最大磁通量;
(3)线圈匀速转动一周的过程中,外力所做的功。
答案(1)i=0.6sin100πt(A)(2)2.7×10-2Wb(3)7.2×10-2J
解析(1)由图得e=Emsinωt=6sin100πt(V),
则电流i==0.6sin100πt(A)。
(2)Em=BSω,Em=6V,
ω=100π,Φm=BS==2.7×10-2Wb。
(3)E==6V,
外力所做的功W=Q=T=7.2×10-2J。
23.20xx·济宁高三抽考]如图是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦式交变电流,给车头灯供电。

已知自行车车轮半径r=35cm,摩擦小轮半径r0=1.00cm,线圈有n=800匝,线圈横截面积S=20cm2,总电阻R1=40Ω,旋转磁极的磁感应强度B=0.010T,车头灯电阻R2=10Ω。当车轮转动的角速度ω=8rad/s时。求:
(1)发电机磁极转动的角速度;
(2)车头灯中电流的有效值。
答案(1)280rad/s(2)64mA
解析(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,故有:ω0r0=ωr。
解得ω0==8×rad/s=280rad/s。
(2)摩擦小轮带动磁极转动,线圈产生的感应电动势的最大值为:
Em=nBSω0=800×0.010×20×10-4×280V=4.48V,
感应电动势的有效值:E==V≈3.2V,
通过灯泡的电流有效值:
I==A=64mA。

20xx高考物理复习资料:交变电流公式


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20xx高考物理复习资料:交变电流公式

交变电流公式总结

1.电压瞬时值e=Emsinωt电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)

2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总

3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/2

4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出

5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损′=(P/U)2R;(P损′:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;

6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
注:

(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:ω电=ω线,f电=f线;

(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;

(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;

(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;

(5)其它相关内容:正弦交流电图象〔见第二册P190〕电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。

20xx高考物理复习知识点:电流


一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,使教师有一个简单易懂的教学思路。关于好的教案要怎么样去写呢?小编为此仔细地整理了以下内容《20xx高考物理复习知识点:电流》,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。

20xx高考物理复习知识点:电流
1、连续
即每秒钟有个电子通过导线的某一横截面。由于数量庞大,可以认为在任意一秒内通过该导线某一横截面的电子数相等,也就是导线中电流是连续的、稳定的,这是一个有形电路的实例。
2、分立
在非实物构成的无形电路中,间断的、分立的带电粒子通过某一横截面也是一种电流。当然,在满足v、r一定时是稳恒电流。
3、有形电路和无形电路
光电管电路由有形电路和无形电路构成。其中,光电效应中光电子的运动形成无形电路中的电流。如图1所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成,当用绿光照射光电管的阴极K时,产生光电效应,电路中形成电流。
4、真电流(传导电流)和假电流(位移电流)
含电容器的交流电路,虽然电容器两极板间绝缘,不能通过电流,但由于电容器不断充放电,从效果看,似乎电容器也变得“通电流”了,所以有电容器“通交流,隔直流”的说法。
电容器能“通交流”与前面讲到的电流(传导电流)有区别,这种电流称为位移电流,它不是由电荷定向移动引起的,而是由于在电容器充放电过程中,电容器极板上的电荷发生变化引起的。此时连接电容器的导线中有传导电流通过,而电容器中存在位移电流。
位移电流在产生磁场效应上和传导电流完全等效,二者都会在周围空间产生磁场,但位移电流并没有实物载流子(定向移动的电荷),故它通过介质时不会产生热效应。
交变电流
(1)交流电:大小和方向均随时间作周期性变化的电流。
方向随时间变化是交流电的最主要特征。
(2)交流电的产生
①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时,线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电,这种交流电叫正弦式交流电。
②中性面:垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,此位置线圈中的感应电动势为零,且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周,两次经过中性面,感应电流的方向改变两次。
(3)正弦式交流电的变化规律:
若从中性面位置开始计时,那么线圈中的电动势、电流、加在外电阻上的电压的瞬时值均按正弦规律变化。
例题练习
1.北京正负电子对撞机的储存环是长为240m的近似圆形轨道,当环中的电流为10mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为()
A.5.0×1011
B.5×1019
C.1.0×1013
D.1.0×103
解析:选A.电子运动一周所需要的时间:
t=240110×3×108s=8×10-6s
在圆形轨道上任取一横截面,则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面,故环中具有电子的电量为:
q=It=8×10-6×10×10-3C=8×10-8Cw
环中具有电子数N=qe=8×10-81.6×10-19个=5×1011个.故A对.
2.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为v,则质子源与靶间的质子数为()
A.Idev
B.2Idev
C.Idv
D.2Idv
解析:选B.设质子源与靶间的质子数为n,则I=nedv2=nev2d,n=2Idev.

20xx高考物理电磁学和交变电流知识点整理


20xx高考物理电磁学和交变电流知识点整理

1.若一条直线上有三个点电荷,因相互作用而平衡,其电性及电荷量的定性分布为“两同夹一异,两大夹一小”。

2.匀强电场中,任意两点连线中点的电势等于这两点的电势的平均值。在任意方向上电势差与距离成正比。

3.正电荷在电势越高的地方,电势能越大,负电荷在电势越高的地方,电势能越小。

4.电容器充电后和电源断开,仅改变板间的距离时,场强不变。

5.两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,异向电流相互排斥;两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。

6.带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时做圆周运动的周期与粒子的速率、半径无关,仅与粒子的质量、电荷和磁感应强度有关。

7.带电粒子在有界磁场中做圆周运动

(1)速度偏转角等于扫过的圆心角;

(2)几个出射方向:

①粒子从某一直线边界射入磁场后又从该边界飞出时,速度与边界的夹角相等。

②在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出——对称性。

③刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的轨迹与边界相切。

(3)运动的时间:轨迹对应的圆心角越大,带电粒子在磁场中的运动时间就越长,与粒子速度的大小无关。

8.速度选择器模型:带电粒子以速度v射入正交的电场和磁场区域时,当电场力和磁场力方向相反且满足v=E/B时,带电粒子做匀速直线运动(被选择)与带电粒子的带电量大小、正负无关,但改变v、B、E中的任意一个量时,粒子将发生偏转。

9.回旋加速器

(1)为了使粒子在加速器中不断被加速,加速电场的周期必须等于回旋周期。

(2)粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。

(3)在粒子的质量、电量确定的情况下,粒子所能达到的最大动能只与D形盒的半径和磁感应强度有关,与加速器的电压无关(电压只决定了回旋次数)。

)。

(4)将带电粒子:在两盒之间的运动首尾相连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动,带电粒子每经过电场加速一次,回旋半径就增大一次。

10.在没有外界轨道约束的情况下,带电粒子在复合场中三个场力(电场力、洛伦兹力、重力)作用下的直线运动必为匀速直线运动;若为匀速圆周运动则必有电场力和重力等大、反向。

11.在闭合电路中,当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。

12.滑动变阻器分压电路中,分压器的总电阻变化情况与滑动变阻器串联段电阻变化情况相同。

13.若两并联支路的电阻之和保持不变,则当两支路电阻相等时,并联总电阻最大;当两支路电阻相差最大时,并联总电阻最小。

14.电源的输出功率随外电阻变化,当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,且最大值Pm=E2/4r。

15.导体棒围绕棒的一端在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线产生的电动势E=BL2ω/2。

16.在变加速运动中,当物体的加速度为零时,物体的速度达到最大或最小——常用于导体棒的动态分析。

17.安培力做多少正功,就有多少电能转化为其他形式的能量;安培力做多少负功,就有多少其他形式的能量转化为电能,这些电能在通过纯电阻电路时,又会通过电流做功将电能转化为内能。

18.在Φ-t图像(或回路面积不变时的B-t图像)中,图线的斜率既可以反映电动势的大小,有可以反映电源的正负极。

19.交流电的产生:计算感应电动势的最大值用Em=nBSω;计算某一段时间内的感应电动势的平均值用定义式。

20.只有正弦交流电,物理量的最大值和有效值才存在√2倍的关系。对于其他的交流电,需根据电流的热效应来确定有效值。

文章来源://m.jab88.com/j/70911.html

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