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第三章电路与电能传输本章优化总结电路与电能传输直流电路基本概念：电流、电压、电源、电动势、电阻基本定律欧姆定律焦耳定律交变电路交流发电机的结构和原理交流电的变化规律表达式u＝U0sin2πfti＝I0sin2πft有效值：U有＝U0/2周期和频率f＝1/T交变电路中的电容和电感变压器变压器的结构：铁芯、原线圈、副线圈变压原理：电磁感应现象电压功率关系：U1/U2＝n1/n2P1＝P2高压输电：由ΔP＝I2R知，提高电压可以减小电流电能的转化及应用电热与电功的计算电热公式为Q＝I2Rt，电功公式为W＝UIt，二者关系如下：1．纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯等，电能全部转化为内能，即W＝Q＝IUt＝I2Rt＝U2Rt.电功率P＝UI＝I2R＝U2R.2．非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为内能以外的其他形式的能为目的，发热不是目的，但内能损失是不可避免的．例如电动机、电解槽、蓄电池充电、日光灯等，电能转化为内能和其他形式的能，即W＝IUt＞Q＝I2Rt，其他形式的能E其他＝W－Q.在如图所示的电路中，R1＝2Ω，R2＝4Ω，电压表示数为3V．求：(1)电阻R2上消耗的电功率．(2)电路每分钟消耗的电能．[解析](1)电路电流：I＝U1/R1＝3/2A＝1.5AR2两端的电压U2＝IR2＝1.5×4V＝6V，R2上的电功率P2＝U2I＝6×1.5V＝9W.(2)消耗的电能W＝I2Rt＝1.52×(2＋4)×60J＝810J.[答案](1)9W(2)810J交变电流的图像、表达式的综合应用交变电流的图像反映了交变电动势(或电流)随时间的变化特征，对正弦交变电流来说，我们可以从图像中获取如下信息．1．交流电的周期(T)：一个完整的正弦波对应的时间段．知道了周期便可以算出线圈转过的角速度ω＝2π/T.2．交流电的最大值(E0，I0)：图像上的峰值．知道了最大值，便可计算出交变电动势(交变电流)的有效值E＝E0/2，I＝I0/2.3．任意时刻交流电的瞬时值：图像上每个“点”表示某一时刻交流电的瞬时值．交变电流的图像可以帮助我们理解交变电流瞬时值表达式，且比表达式更形象直观．在实际问题中将表达式、图像、发电机模型结合起来分析，能够达到举一反三、触类旁通的效果，这也是解决交变电流问题的一个重要方法．如图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0.01sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表达式为u＝220sin100πtV[解析]由题图可知：交变电压的周期为0.02s，A选项错误；最大值为311V，B选项正确；有效值U＝U02＝3112V＝220V，C选项正确；线圈转动的角速度ω＝2πT＝2π0.02rad/s＝100πrad/s，交变电压的表达式为U＝311sin100πt(V)，D选项错误．[答案]BC有关变压器的动态分析问题1．由变压器的电压比关系U1U2＝n1n2知，输出电压U2只与n1与n2的比值、U1有关，与负载电阻R无关，原线圈两端电压U1一般是不变的．2．变压器的输入功率随输出功率的变化而变化，但变压器不能改变P入＝P出的关系．由P入＝P出＝I2U2＝U22R＝n2n12U21R得知变压器的功率与n1、n2、U1、R都有关系．如图所示，理想变压器原线圈接在正弦交变电压上，副线圈通过输电线连接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为R，在图示状态下，开关S是断开的，当开关S闭合时，下列说法正确的是()A．副线圈两端的输出电压减小B．等效电阻R两端的电压减小C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流减小[解析]因为原线圈输入电压不变且原副线圈的匝数比一定，由变压器的原理U1U2＝n1n2知，副线圈输出电压U2不变，故A选项错误．开关闭合后两灯泡并联，并联电阻为R灯2，总电阻减小，副线圈的电流增大，输电线的等效电阻两端的电压增大，故B选项错误．开关闭合后输电线的等效电阻的电压增加，L1两端的电压减小，由欧姆定律可知通过L1的电流减小，故C选项正确．考虑原副线圈的电流比等于匝数的反比，可知通过原线圈的电流变大，故D选项错误．[答案]C