1、教案(56)交流电变压器电磁波考点解读考点解读学习水平题目分布交流电知道交流电的产生与图像变化A变压器理解理想变压器的原理及作用进行简单计算B电磁场电磁波知道电磁场产生知道电磁波特点A10年上海高考第7题 教学目标1知道交流电的产生过程及变化特点2理解交流电的几个特征变化值3理解理想变压器的原理及作用，了解变压器的工作原理，掌握理想变压器的电压、电流与匝数的关系式进行简单计算4知道电磁场产生，知道电磁波特点教师归纳1交流电产生及变化特点(1)交变电流及其产生方法交变电流强度和方向都随时间作周期性变化的电流产生用矩形线圈在匀强磁场中匀速转动如图： (2)交变电流的变化规律： emsint，isi
2、ntIm sint.2表征交流电的物理量(1)有效值与峰值的关系0.707m，U0.707Um，I0.707Im应用： 用电器上所标的额定电压和额定电流，交流电流表和电压表测量的数值等，都是有效值在计算交流电的功和功率以及焦耳热时，都必须用有效值(2)交流电的周期和频率T，f.3变压器(1)理想变压器公式原、副线圈的电压与匝数成正比注意： 对多绕组变压器，任何两个线圈的电压比都等于它们的匝数比原、副线圈的电流与匝数成反比P入P出或I1U1I2U2.注意： 公式仅适用于只有一个副线圈的变压器，对多绕组变压器，应从原、副线圈的功率相等找出其电流之间的关系，即I1U1I2U2I3U3.(2)负载对原
3、线圈的影响副线圈的负载增加(接入用电器增多)流过副线圈的电流增加副线圈的输出功率增加原线圈的输入功率增加原线圈的输入电流增大所以，原、副线圈虽彼此绝缘，却通过铁芯中的磁通紧密相关注意： (1)原线圈上的输入电压通常可认为不变；(2)副线圈的输出电压仅由原线圈电压和匝数比决定，与副线圈的负载变化无关；(3)任何情况下，必须满足关系式P入P出4远距离输电(1)减少输电线路损失的两条途径电流通过输电线时，由于发热会造成电能损失根据输电线的发热功率P线I2R线可知，为了减少线路损失，可以采用的只有两条途径： 减少输电线电阻当输电距离一定时，根据R，只能增大输电线的截面积(使极小目前难实现)这样会造成线
4、路架设上许多困难减少通过输电线的电流当输送功率一定时，由I知，必须提高输电电压而且，由于P线I2，减少输电线的电流，可以更有效地减少线路上的功率损失通过对两种途径的比较，所以远距离输电必须采用提高输电电压的方法(2)远距离输电的要点两个基本公式： 电压关系U升U线U降IR线U降能量关系P出P线P降或IU升I2R线IU降5电磁场和电磁波(1)电磁波的特点电磁波的传播不需要介质任何电磁波在真空中的速度都等于光速，即c3108m/s.电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象电磁波的波长、波速之间符合关系式或cf.(2)什么是电磁波谱？电磁波按频率逐渐增大(波长逐渐减小)的顺序排列构成电磁波谱从无线
5、电波到射线，都是本质相同的电磁波波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射等现象；但对波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、射线，要观察到它们的干涉、衍射现象，就越来越困难了电磁波种类无线电波红外线可见光紫外线X射线射线频率/Hz104101210121014101410141016101610201019以上真空波长/m10410410410710710710910810121011以下产生机理自由电子振荡原子的外层电子受到激发原子的内层电子受到激发原子核受到激发特性波动性强热效应强引起视觉化学作用、荧光效应、杀伤作用穿透作用强穿透作用最强应用通信、广播、导航加热、烘干、遥测、遥感、医疗、导
6、向照明、照相、加热日光灯、杀菌、消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、医疗等探测、治疗等 分类剖析(一)交流电的计算例1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R10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【解析】由图像可以看出，此交变电流的周期为0.250s，电压的最大值Um20V.所以交变电流的频率为4Hz，A、B均错误；交变电流的最大值Im2A，有效值IA，C正确，D错误故正确答案为C.(二)变压
7、器及远距输电例2如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原、副线圈上(灯泡电阻不随温度变化)，已知原、副线圈的匝数比n1n221，电源电压为U，则() A通过A，B灯的电流之比IAIB21 B灯泡A，B两端电压之比UAUB12 C灯泡A，B两端的电压分别是UAU，UBU D灯泡A，B消耗的功率之比PAPB11【解析】通过两灯的电流分别为变压器原、副线圈的电流，IA/IBn2/n11/2，相同的灯泡其两端的电压比等于电流比，消耗的功率比等于电流的平方比因为B灯电压等于副线圈输出电压，则原线圈电压是U1UB2UB.而A灯电压UAUB，由于A灯跟原线圈串联在电源电压U上，即UB2UBU，所以U
8、BU，UAU.综上分析可知正确答案为B和C.例3发电机的端电压为220V，输出电功率为44kW，输电导线的电阻为0.2，如果用初、次级匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路图(2)求用户得到的电压和功率(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压【解析】(1)线路图如图所示：(2)升压变压器次级的输出电压U2U12200V，升压变压器次级输出电流I2I1，升压变压器初级输入电流，由PU1I1得I1A200A，所以I2A20A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为URI2R4V，PRIR0.08kW.加
9、到降压变压器初级上的输入电流和电压I3I220A，U3U2UR2196V.降压变压器初级的输出电压和电流U4U3219.6V，I4I3200A.用户得到的功率P4U4I443.92kW.(3)若不采用高压输电，线路损失电压为URI1R40V，用户得到的电压UU1UR180V，用户得到的功率为PUI136kW.本章小结知识网络考题剖析考题1如图所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB100V，R040，当滑片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为_V，通过电阻R0电流的有效值为_A.【解析】自耦变压器也是作为理想变压器来处理的，它们的基本特征是初级线圈的输入功率
10、与次级线圈的输出功率相等，但在自耦变压器中，初级线圈与次级线圈采用了在同一个线圈中抽头的形式，抽头的位置决定了初级与次级之间的变压比在本题中初级线圈与次级线圈的变压比为12，因此该变压器起升压作用，所以当AB两端加上有效值为100V的电压时，CD两端得到有效值为200V的电压，所以通过R0的电流的有效值为5A.考题2如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为n1和n2，当负载电阻R中流过的电流为I时，原线圈中流过的电流为_；现减小负载电阻R的阻值，则变压器的输入功率将_(选填“增大”、“减小”或“不变”)【解析】理想变压器的基本特征是初级线圈的输入功率与次级线圈的输出功率相等，变压器具有这种特
11、点的起因是通过初级线圈和次级线圈中的磁通量相等，而且两边的电流分别与各自匝数的乘积相等，因此有In2I1n1，I1I.当次级回路中电阻R的阻值减小时，表明流过电阻R的电流得到了增加，即次级线圈中的功率增加了，这种增加的能量应该来自初级线圈，所以初级线圈中的功率也要相应增加才能满足次级线圈中功率增加的需要，所以答案应填“增大”考题3如图甲所示，电阻R的阻值为50，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是()甲乙 A电阻R的功率为200W B电流表示数为2A C产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s D如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍【解析】根据题干中提供的交变电流的电动势随时间变化的关系，可知交变电流的电动势最大值为100V，交变电流变化的周期为0.02s.再根据电动势有效值可求出电阻R的功率P200W；I2A.100rad/s，当产生该交流电的线圈转速提高一倍，电流表示数也增大一倍故A、B、D正确