第9讲 恒定电流和交变电流

考点一 恒定电流电路的动态分析

1 在如图9-1所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S1,断开开关S2,电压表示数为U,电流表示数为I.若将滑动变阻器R滑片向下移动,则下列说法中正确的是 ( )

图9-1

A.电压表示数增大

B.通过电阻R2的电流方向为a到b C.电阻R1消耗的功率减小

D.若滑动变阻器R滑片位置不动,闭合开关S2,电流表示数减小

[导思] ①滑动变阻器滑片向下移动时,电路的总电阻如何变化?②电压表V和电流表A的示数表示哪部分电路两端的电压和其中的电流?③电容器在电路中怎么分析处理? 归纳 闭合电路动态分析的方法

(1)程序法:“部分→整体→部分”——电路结构的变化(R的变化)→R总的变化→I总的变化→U外的变化→支路的变化.

1

(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.

(3)结论法:“串反并同”——即与变化的电阻串联的用电器变化与电阻变化相反,与变化的电阻并联的用电器变化与电阻变化相同.

式 如图9-2所示电路中,R1=1 Ω,R2=R3m=2 Ω,电源电动势E=3 V,内阻r=1.5 Ω.电流表示数为I,电压表示数为U.在滑动变阻器的滑动触头P从a滑到b的过程中,下列判断正确的是( )

图9-2

A.I减小,U增大

B.减小,不变

C.电源的最大输出功率为1.5 W D.R1获得的最大功率为1.5 W

考点二 交变电流的产生及描述

2 如图9-3所示,N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO'匀速转动,线框面积为S,线框电阻不计,在OO'左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R和理想电流表A,那么可以确定的是 ( )

图9-3

A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为e=NBSωsin ωt

B.电流表的示数I=

C.R两端电压有效值U=

D.一个周期内R的发热量为Q=

[导思] ①线圈转动一圈的过程中,哪些边的导线切割了磁感线?②电压表和电流表的读数与最大值有何关系? ③计算热量应用交流电的什么数值? 归纳 (1)线圈通过中性面时的特点:

穿过线圈的磁通量最大;线圈中的感应电动势为零;线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次.

(2)瞬时值表达式:

2

书写瞬时值表达式时要弄清三个关键:最大值、角速度、零时刻线圈所处的位置. ①确定交流电的峰值,根据已知图像或由Em=NBSω求出相应峰值;

②明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式:从中性面开始计时,函数表达式为e=Emsin ωt;从垂直中性面开始计时,函数表达式为e=Emcos ωt. (3)交变电流“四值”的应用:

计算线圈某时刻的受力情况时用瞬时值,讨论电容器的击穿电压时用峰值,计算与电流的热效应有关的电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等问题时用有效值,计算通过电路截面的电荷量时用平均值.

式1 如图9-4所示,矩形金属线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计.下列说法正确的是 ( )

图9-4

A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变亮 B.线圈abcd转动加速时,灯泡亮度变暗 C.图示位置时,矩形线圈中电流最大

D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的有效值为NBSω

式2 给额定功率为60 W、额定电压为220 V的白炽灯加上如图9-5所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为 ( )

A.220 V B.310 V 图9-5 C.350 V D.440 V

考点三 理想变压器

3 如图9-6所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.开始时开关S未闭合,下列说法正确的是 ( )

图9-6

A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大 B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表 V示数变大 C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大 D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大

[导思] ①变压器的输入功率与副线圈电路消耗的功率是什么关系?②当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,负载的总电阻怎样变化?③闭合开关S,负载的总电阻怎样变化? 归纳 理想变压器的动态分析:

(1)明确变量和不变量,一般情况下原线圈电压不变,原、副线圈的匝数比不变,其他物理量可能随电路的变化而发生变化.

3