物理选修3-2知识点解析

EmIm

通过电阻的电流最大值为Im=R=1 A,有效值I==0.707 A,电阻消耗的电

2功率为P=I2R=2.5 W.交流电表测得的应为电阻两端的有效电压U=IR=V=3.5 V 答案:C

例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.5 2 A B.5 A 77C. 22 A D.2 A

解析:本题要求的是矩形交变电流的有效值,与平时所熟知的正弦式交变电流有效值(即I有效=Im/ 2)不同,本只能从有效值的定义出发,才能顺利解答.该交变电流通过阻值为R的电阻一个周期的时间(即0.02 s)内所产生的热量为:

Q交=(4 2)2×R×0.01+(3 2)2×R×0.01

设直流电流I通过电阻R一个周期的时间(即0.02 s)内产生的热量为Q直=I2R×0.02

由交流电的有效值定义得Q直=Q交,即 50×0.01 R=I2×0.02 R

则I=5 A,即交变电流的有效值为5 A。 答案:B

例3:如图所示,交流发电机的矩形线框ab=dc=0.40 m,bc=ad=0.20 m,共有50匝,其电阻r=1.0 Ω,在磁感应强度B=0.20 T的匀强磁场中,绕垂直于100

磁场方向的对称轴OO′以π r/s的转速匀速转动,向R=9.0 Ω的电阻供电,求:

(1)发电机产生的电动势的最大值;

(2)从线框处于中性面时开始计时,写出闭合电路中电流随时间变化的函数表达式;

(3)交流电压表和电流表的示数; (4)此发电机的功率。

解析:线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,线框中产生正弦式交变电流.根据法拉第电磁感应定律可求出峰值,进而求出有效值,由欧姆定律可计算出电流和路端电压。

(1)线框面积: S=ab·ad=0.08 m2 线框旋转角速度:

100

ω=2π·π rad/s=200 rad/s 电动势的最大值: Em=nBSω=160 V。

(2)e=Emsin ωt=160 sin 200t V。

e160 sin 200ti== A R+r9.0+1.0=16 sin 200t A。

Em

(3)E=,电压表示数(即路端电压示数):

2EU=·R≈101.8 V

R+r

Im

电流表示数:I=≈11.32 A.

2

E2

(4)发电机的功率:P=EI==1280 W。

R+r

电感和电容对交变电流的影响

一、学习目标

1.理解为什么电感对交变电流有阻碍作用;

2.知道用感抗来表示电感,电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关;

3.知道交变电流能通过电容,知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用; 4.知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小,知道容抗与哪些因素有关。

二、知识点说明

1.电感器对交变电流的阻碍作用:

(1)感抗:电感器对交流的阻碍作用的大小.

(2)作用:线圈的自感系数越大、交流的频率越高,电感对交流的阻碍作用就越大,线圈的感抗就越大。

(3)大小:

(4)扼流圈:低频扼流圈和高频扼流圈。 A低频扼流圈:通直流,阻交流;

B高频扼流圈:通直流、通低频,阻高频。

(5)直流不能通过电容器,交变电流能够通过电容器。 2.电容器对交变电流的阻碍作用:

(1)容抗:电容器对交流阻碍作用的大小,通交流、阻直流。

(2)作用:电容器的电容越大,交流的频率越高,电容器对交流的阻碍作用就越小,电容器的容抗就越小。

(3)大小:

3.电气设备和电子仪器的金属外壳都应该接地。

三、典型例题

例1:.对于扼流圈的以下说法,正确的是( ) A.扼流圈是利用电感阻碍交 变电流的作用制成的 B.低频扼流圈用来“通低频、阻高频” C.高频扼流圈用来“通直流、阻交流”

D.高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小,对高频交变电流的阻碍作用很大 解析:低频扼流圈用来“通直流、阻交流”,对低频电流阻碍作用也很大,而高频扼流圈是对高频阻碍作用很大,对低频阻碍作用较小,用来“通低频,通直流,阻高频”.高频扼流圈的自感系数较小,低频扼流圈的自感系数较大。 答案:AD

例2:对交流电通过电容器的理解正确的是( ) A.交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体 B.交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质

C.交变电流能够使电容器交替进行充电、放电,电路中就有了电流,表现为交变电流通过了电容器

D.交变电流通过了电容器,实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)

解析:电流能“通过”电容器,并非电荷真的通过电容器两板间的电介质,而是交变电流交替对电容器充放电,电容器中并未有电荷通过,但电路中有了电流,表现为交变电流通过了电容器。 答案:CD

例3:如图所示,从ab端输入的交流含有高频和低频成分,为了使R上尽可能少地含有高频成分,采用图示电路,其L的作用是________________,C的作用是__________。 解析:因L有“通低频、阻高频”的特点,因此L的作用是阻挡高频成分;而通过L后还

有少量的高频成分,利用C“通高频、阻低频”的特点,使绝大部分高频成分从C流过。 变压器 一、学习目标

1.了解变压器的构造及工作原理。

2.掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。 3.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

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