交變電流【二】電感和電容對交變電流的影響【要點(diǎn)梳理】1要點(diǎn)一、電感對交變電流的阻礙作用1、電感對交變電流阻礙作用的大小用感抗來表示。線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高：電感對交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。2、電感線圈：“通直流，阻交流”?！巴ǖ皖l，阻高頻”。低頻扼流圈自感系數(shù)大，要用匝數(shù)較多并有鐵芯的扼流圈來擔(dān)任，作用：通直流，阻交流高頻扼流圈自感系數(shù)小，可用匝數(shù)少且沒有鐵芯的扼流圈來擔(dān)任，作用：通低頻，阻高頻。要點(diǎn)二、電容器對交變電流的阻礙作用1．交變電流能夠“通過”電容器2．電容器對交變電流的阻礙作用：電容對交變電流的這種阻礙作用的大小就稱為容抗。（1）電容越大，交變電流的頻率越高，容抗越小。（2）電容對交變電流阻礙作用的實(shí)質(zhì)：極板上積累電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用（3）電容器在電路中常見的作用有兩種：隔直電容器：通交流、隔直流；旁路電容器：通高頻、阻低頻。要點(diǎn)三、直流電路和交流電路的區(qū)別在交流電路中，決定電流大小的除了電壓和電阻外，還與電感和電容對交變電流的阻礙作用有關(guān)。要點(diǎn)四、電阻、感抗、容抗的比較電阻感抗容抗成因定向移動的自由電荷與非自由電荷間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用特點(diǎn)對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流有阻礙作用，頻率越高，阻礙越強(qiáng)對直流電，阻礙作用無限大對交流電，頻率越低，阻礙越強(qiáng)決定因素由導(dǎo)體長短、粗細(xì)、材料決定，與溫度有關(guān)線圈的自感系數(shù)、交流的頻率決定（成正比）電容的大小、交流的頻率決定（成反比）能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化【典型例題】1類型一、電感對交變電流的阻礙作用例1例1、一個燈泡通過一個粗導(dǎo)線繞成的線圈與一交流電源相連接，如圖。一鐵芯插進(jìn)線圈之后，該燈將（）A、變亮B、變暗C、對燈沒影響D、以上說法都不正確例2例2、在如圖所示電路中，為電感線圈，為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為，下列說法中正確的是（）A、電流表示數(shù)增大B、電壓表示數(shù)增大C、燈泡變暗D、燈泡變亮類型二、電容對交變電流的影響例3例3、如圖所示的電路中，正弦交流電源電壓的有效值為，則關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，以下說法中正確的是（）A、等于B、大于C、小于D、等于零類型三、電感、電容對交變電流的影響例4例4、如圖，當(dāng)交流電源的電壓有效值U=220V，頻率f=50Hz時，3只燈L1、L2、L3的亮度相同（A、L1燈比原來亮B、L2燈比原來亮C、L3燈和原來一樣亮D、L3燈比原來亮例5、“二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚(yáng)聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器；音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機(jī)械振動。圖為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則下列說法正確的是（）A、甲揚(yáng)聲器是高音揚(yáng)聲器B、A、甲揚(yáng)聲器是高音揚(yáng)聲器B、C2的作用是阻礙低頻電流通過乙揚(yáng)聲器C、L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚(yáng)聲器D、L2的作用是減弱乙揚(yáng)聲器中的低頻電流變壓器【要點(diǎn)梳理】2要點(diǎn)一、變壓器的原理1．構(gòu)造：變壓器由一個閉合的鐵芯、原線圈和副線圈組成，兩個線圈都是由絕緣導(dǎo)線繞制而成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成，是用來改變交流電壓的裝置（圖甲、乙分別為單相變壓器的構(gòu)造示意圖及電路圖）。1．構(gòu)造：變壓器由一個閉合的鐵芯、原線圈和副線圈組成，兩個線圈都是由絕緣導(dǎo)線繞制而成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成，是用來改變交流電壓的裝置（圖甲、乙分別為單相變壓器的構(gòu)造示意圖及電路圖）。2．工作原理電磁感應(yīng)：如圖所示，當(dāng)原線圈中就有交變電流時，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)：如圖所示，當(dāng)原線圈中就有交變電流時，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流。其能量轉(zhuǎn)換方式為：原線圈電能→磁場能→副線圈電能。要點(diǎn)二、理想變壓器的規(guī)律1．理想變壓器：沒有漏磁和發(fā)熱損失（銅損、鐵損）的變壓器，即沒有能量損失的變壓器。（1）因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失，因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。（2）實(shí)際變壓器（特別是大型變壓器）一般都可以看成是理想變壓器。2．電壓關(guān)系理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為，原線圈兩端加交變電壓，通過閉合鐵芯的磁通量發(fā)生改變。由于穿過原、副線圈的磁通量變化率相同，在原、副線圈兩端分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1、E2，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E1=n1?Φ對于理想變壓器，不考慮原、副線圈電壓損失，則，，即U1U2=注意：變壓器的電動勢關(guān)系、電壓關(guān)系是有效值（或最大值）間的關(guān)系。3．功率關(guān)系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，P入=P出。4．電流關(guān)系：由功率關(guān)系，當(dāng)只有一個副線圈時：，得：I1I當(dāng)有多個副線圈時：，得，要點(diǎn)三、幾種常用的變壓器1．自耦變壓器：特點(diǎn)：只有一個線圈，三個抽頭，可升壓，也可降壓。2．調(diào)壓變壓器：特點(diǎn)：屬于自耦變壓器，但電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)。3．互感器：使用互感器時，一定要將互感器的外殼和副線圈接地。①電壓互感器：高電壓變?yōu)榈碗妷骸Ｓ锰帲簻y量交流高電壓，并聯(lián)在電路中。如圖甲。②電流互感器：大電流變?yōu)樾‰娏?。用處：測量交流大電流，串聯(lián)在電路中。如圖乙。①電壓互感器：高電壓變?yōu)榈碗妷骸Ｓ锰帲簻y量交流高電壓，并聯(lián)在電路中。如圖甲。②電流互感器：大電流變?yōu)樾‰娏鳌Ｓ锰帲簻y量交流大電流，串聯(lián)在電路中。如圖乙。要點(diǎn)四、理想變壓器各物理量變化的決定因素如圖所示，當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，要確定其他物理量變化，可依據(jù)下列原則：（1）輸入電壓如圖所示，當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，要確定其他物理量變化，可依據(jù)下列原則：（1）輸入電壓決定輸出電壓。（2）輸出電流決定輸入電流。（3）輸出功率決定輸入功率。要點(diǎn)五、含有變壓器的動態(tài)電路分析一要符合變壓器的基本規(guī)律（電壓、電流、功率關(guān)系）；二要遵循歐姆定律。（1）原、副線圈匝數(shù)比不變，分析原、副線圈的電壓，電流，輸出和輸入功率隨負(fù)載電阻變化而變化的情況。將變壓器接到交流電源上，原線圈的輸入電壓為、輸出電壓U1、U2為定值，流過副線圈的電流I2隨負(fù)載電阻的減小而增大，變壓器輸出功率P2也隨著增大，不計(jì)變壓器損失的能量，則變壓器輸入功率P1也增大，流過原線圈的電流I1也增大。進(jìn)行動態(tài)分析的順序是。（2）負(fù)載不變，上述物理量隨原線圈、副線圈匝數(shù)比的變化而變化的情況：一般情況下，我們認(rèn)為原線圈輸入電壓U1和匝數(shù)n1不變，當(dāng)副線圈匝數(shù)n2增大時，副線圈兩端電壓U2增大，流過副線圈的電流I2增大，變壓器輸出功率P2增大，則理想變壓器的輸入功率P1增大，流過原線圈的電流增大?！镜湫屠}】2類型一、變壓器的原理例1、如圖，一理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓，R為負(fù)載電阻，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法中正確的是()A、交流電的頻率為100HzB、電壓表的示數(shù)為44VA、交流電的頻率為100HzB、電壓表的示數(shù)為44VC、電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D、變壓器的輸入功率大于輸出功率類型二、理想變壓器中的電壓、電流和功率關(guān)系例2、一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n例2、一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1:n2=1:2，電源電壓U=2202sinωt(V)，原線圈電路中接入一熔斷電流I0=1AA、B、C、D、舉一反三【變式1】【變式1】如圖，理想變壓器的端加上某一交流電壓（電壓有效值保持不變），副線圈端所接燈泡恰好正常發(fā)光。此時滑線變阻器的滑片于圖示位置?，F(xiàn)將滑片下移(導(dǎo)線電阻不計(jì))，則以下說法中正確的是（）A、燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入電流變小B、燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入功率變大C、燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入電壓變大D、燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入功率不變【變式2】【變式2】如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20:1，兩個標(biāo)有“12V，6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端。當(dāng)兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流表（可視為理想的）的示數(shù)分別是（）A、120V，0.10AB、240V，0.025AC、120V，0.05AD、240V，0.05A【變式3】【變式3】如圖所示，理想變壓器原線圈輸入交變電流i=Imsinωt，副線圈接有一電流表和負(fù)載電阻R，電流表的示數(shù)為0.10A。在tA、B、C、D、類型三、理想變壓器各物理量的動態(tài)分析例3例3右圖，為一理想自耦變壓器，當(dāng)它們的滑片向方向移動時，和保持不變，電壓表讀數(shù)將________，電流表的讀數(shù)將________；若的位置不動，變阻器滑片向上滑動時，電壓表的讀數(shù)將________，電流表的讀數(shù)將________。（填“變大”“變小”或“不變”，表示滑動變阻器的總電阻）舉一反三【變式】【變式】調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示．線圈繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上．間加上正弦交流電壓，移動滑動觸頭的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．在輸出端連接了滑動變阻器和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為．則（）A、保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大B、保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變小C、保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大D、保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變小電能的輸送及應(yīng)用【要點(diǎn)梳理】3要點(diǎn)一、輸電導(dǎo)線上的電功率損失1．損失電能的分析：設(shè)輸送電功率：P，輸電電壓：U，輸電線的總長度：L，橫截面積：S，電阻率：ρ，則輸電線上的功率損失可表示為。2．輸送電能的基本要求（1）可靠：保證供電線路正常工作。（2）保質(zhì)：保證供電質(zhì)量——電壓、頻率要穩(wěn)定。（3，經(jīng)濟(jì)：線路建設(shè)和運(yùn)行的費(fèi)用低——能耗少、電價低。3．減小輸電線上功率損失的方法（1）減小輸電線的電阻：①減小輸電線長度：不現(xiàn)實(shí)。②減小電阻率：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導(dǎo)線材料。③增大導(dǎo)線的橫截面積：成本高，難度大。（2）減小輸電電流，①減小輸送功率P：不現(xiàn)實(shí)。②提高輸電電壓U：在P、R一定時，輸電電壓提高n倍，功率損失降為1n采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。要點(diǎn)二、輸電線上的電壓損失1．電壓損失：輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時，會在導(dǎo)線上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時，會在導(dǎo)線上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓低，差值稱為輸電線路上的電壓損失。2．造成電壓損失的因素（1）輸電線有電阻造成電壓損失。（2）輸電線的感抗和容抗造成電壓損失。要點(diǎn)詮釋：高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失。3．減少輸電線路上電壓損失的方法（1）減小輸電線路電阻用增大輸電導(dǎo)線橫截面積來減小電阻，對低壓照明電路有效，在高壓線路中，因容抗和感抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大，故這種方法對高壓輸電效果不佳。（2）減小輸電電流因?yàn)?，在輸送電功率一定的前提下，提高輸電電壓是有效措施。高壓輸電既能減小功率損失，也能減小電壓損失，但在實(shí)際輸送電能時，還需綜合考慮各種因素，依照不同的情況，選擇合適的輸電電壓。要點(diǎn)三、遠(yuǎn)距離輸電的基本電路要點(diǎn)四、遠(yuǎn)距離高壓輸電問題的處理方法1．有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題，應(yīng)首先畫出電路圖，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置。2．以變壓器為界將輸電電路劃分為幾個獨(dú)立的回路，每個回路都可以用歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和電功、電功率的公式等進(jìn)行計(jì)算，聯(lián)系各回路的橋梁是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率和輸出功率的關(guān)系。3．高壓輸電的幾個基本關(guān)系式（1）功率關(guān)系：（2）電壓、電流關(guān)系：，（3）輸電電流：（4）輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：思考：用高壓送電，電壓是否越高越好并不是電壓越高越好，因?yàn)殡妷荷?，?dǎo)線會對空氣放電，這就對導(dǎo)線的絕緣性能提出了更高的要求，另外高壓送電對變壓器也提出了更高的要求，因此輸電電壓也不是越高越好。在實(shí)際輸電過程中輸電電壓要根據(jù)輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)各方面因素綜合考慮?！镜湫屠}】3類型一、遠(yuǎn)距離輸電的定性問題分析例1、下圖為遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（）A、升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備的功率無關(guān)B、輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定C、當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時，輸電線上損失的功率增大D、升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓類型二、遠(yuǎn)距離輸電的應(yīng)用例2、有一臺內(nèi)阻為的發(fā)電機(jī)，供給一個學(xué)校照明用電，如圖所示，升壓變壓器的匝數(shù)比為，降壓變壓器的匝數(shù)比為，輸電線的總電阻。全校共個班，每班有的燈盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則：（1）發(fā)電機(jī)輸出功率多大？（2）發(fā)電機(jī)的電動勢多大？（3）輸出效率是多少？（4）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半？舉一反三【變式】如圖，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時間變化的圖像，則（）【變式】如圖，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時間變化的圖像，則（）A、用戶用電器上交流電的頻率是100HzB、發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500VC、輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D、當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小【鞏固練習(xí)】1一、選擇題1、如圖所示，平行板電容器與燈泡串聯(lián)，接在交流電源上，燈泡正常發(fā)光，則下列說法中正確的是（）A、把電介質(zhì)插入電容器，燈泡一定變亮B、把電容器兩極板間距離增大，燈泡一定變亮A、把電介質(zhì)插入電容器，燈泡一定變亮B、把電容器兩極板間距離增大，燈泡一定變亮C、把電容器兩極板間距離增大，燈泡一定變暗D、使交變電流頻率增大，燈泡變暗2、直流電源的電壓與交流電壓的有效值相同，電感線圈的直流電阻不計(jì)，則燈泡發(fā)光最亮的圖是（）3、下列說法中正確的是（）A、電感對交流的阻礙作用是因?yàn)殡姼写嬖陔娮鐱、電容對交流的阻礙作用是因?yàn)殡娙萜鞯碾娮鐲、感抗、容抗和電阻一樣，電流通過它們做功時都是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D、在交變電路中，電阻、感抗、容抗可以同時存在【鞏固練習(xí)】2一、選擇題1、1、如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，eq\o\ac(○,V)和eq\o\ac(○,A)均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB端電壓u1=122sin100πt(V)。下列說法正確的是()A、電流頻率為100HzB、eq\o\ac(○,V)的讀數(shù)為24VC、eq\o\ac(○,A)的讀數(shù)為0.5AD、變壓器輸入功率為6W2、如圖所示，甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是（）2、如圖所示，甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是（）A、線圈匝數(shù)n1＜n2，n3＜n4B、線圈匝數(shù)n1＞n2，n3＜n4C、甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可以短路D、乙圖中的電表是電流表，輸出端不可以斷路3、用理想變壓器給負(fù)載供電，變壓器輸入電壓不變，如圖所示，如果負(fù)載電阻的滑片向上移動，則關(guān)于圖中所有交流電表的讀數(shù)及輸入功率的變化情況的描述正確的是3、用理想變壓器給負(fù)載供電，變壓器輸入電壓不變，如圖所示，如果負(fù)載電阻的滑片向上移動，則關(guān)于圖中所有交流電表的讀數(shù)及輸入功率的變化情況的描述正確的是（）A、V1、V2不變，A1增大、A2減小，P增大B、V1、V2不變，A1、A2增大，P增大C、V1、V2不變，A1、A2減小，P減小D、V1不變，V2增大，A1減小，A2增大，P減小4、在右圖兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V；若分別在c、d與g、h的兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為（）4、在右圖兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V；若分別在c、d與g、h的兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為（）A、220V，220VB、220V，110VC、110V，110VD、220V，05、如圖所示的電路中，變壓器是理想變壓器。原線圈匝數(shù)n1=600匝，裝有0.5A的保險(xiǎn)絲，副線圈的匝數(shù)n2=120匝，要使這個電路正常工作，當(dāng)原線圈接在180V的正弦交變電源上時，下列判斷中正確的是（）A、副線圈可接耐壓值為36V的電容器B、副線圈可接“36V40W”的電燈兩盞A、副線圈可接耐壓值為36V的電容器B、副線圈可接“36V40W”的電燈兩盞C、副線圈可接電阻為14Ω的電烙鐵D、副線圈可以串聯(lián)