高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 101 交變電流　傳感器課件

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1、第十章交變電流傳感器考綱導(dǎo)航 考綱展示1.交變電流、交變電壓的圖象2正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值3理想變壓器4遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用 權(quán)威解讀 1.交變電流的產(chǎn)生及描述(e、u、i的瞬時(shí)值表達(dá)式、峰值、有效值、周期、頻率)，特別是交流電的圖象和有效值的計(jì)算是考查的熱點(diǎn) 2變壓器的原理，電壓比、電流比及功率關(guān)系是考查的重點(diǎn) 3將本章知識(shí)與電磁感應(yīng)、力、電綜合題相結(jié)合，或考查與本章知識(shí)有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用本章單獨(dú)知識(shí)題型以選擇題為主，綜合題以計(jì)算題為主 4掌握傳感器的一些簡(jiǎn)單使用和一些敏感元件的基本原理. 1交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 (1)交流電：大小和方向都隨時(shí)間做 的電流 (

2、2)正弦式交變電流 定義：按 變化的交變電流叫做正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流 產(chǎn)生：將閉合線圈置于 磁場(chǎng)中，繞垂直于 的轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中會(huì)產(chǎn)生正(余)弦交變電流周期性變化周期性變化正弦規(guī)律正弦規(guī)律勻強(qiáng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向磁場(chǎng)方向勻速勻速周期性周期性 秒秒 單位時(shí)間單位時(shí)間 赫茲赫茲 最大數(shù)值最大數(shù)值 電流熱效應(yīng)電流熱效應(yīng) 相同相同 相同相同 熱量熱量 Emsin t NBS Umsin t 1.一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，則()At1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零Bt2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最大時(shí)刻通過(guò)

3、線圈的磁通量絕對(duì)值最大Ct3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率絕對(duì)值最大時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率絕對(duì)值最大D每當(dāng)每當(dāng)i變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值都為最變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大大解析Dt1和t3時(shí)刻，感應(yīng)電流為零，線圈位于中性面位置，磁通量最大，其變化率為零，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電流絕對(duì)值最大，線圈位于中性面的垂面位置，磁通量為零，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；i變換方向時(shí)，線圈位于中性面位置，磁通量絕對(duì)值最大，D項(xiàng)正確 4如圖所示矩形線圈，面積為S，匝數(shù)為N，整個(gè)線圈內(nèi)阻為r，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

4、)要點(diǎn)一正弦式電流的變化規(guī)律1.正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))規(guī)律規(guī)律物理量物理量函數(shù)函數(shù)圖象圖象磁通量磁通量mcos tBScos t電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)eEmsin tnBSsin t 2.對(duì)中性面的理解 (1)中性面是與磁場(chǎng)方向垂直的平面，是假想的一個(gè)參考面 (2)線圈平面位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但其變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 (3)線圈平面與中性面垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 (4)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，內(nèi)部電流的方向改變兩次 3交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫基本思路 (1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em

5、nBS 求出相應(yīng)峰值 (2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 如：線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t. 線圈從垂直中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t.在交變電流的產(chǎn)生過(guò)程中，要特別注意兩個(gè)特殊位置的不同特點(diǎn)(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，/t0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變(2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，/t最大，e最大，i最大，電流方向不變【例1】如圖甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角45時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并

6、規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎齽t丙圖中正確的是() 甲乙 丙要點(diǎn)二對(duì)描述交變電流的“四值”的比較和理解1.交變電流的瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值的比較 物理量物理量物理含義物理含義重要關(guān)系重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值瞬時(shí)值交變電流某交變電流某一時(shí)刻的值一時(shí)刻的值eEmsin tiImsin t計(jì)算線圈某時(shí)刻計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況的受力情況(或或力矩的瞬時(shí)值力矩的瞬時(shí)值)(1)計(jì)算有效值一般取交變電流的一個(gè)周期的時(shí)間(2)非正弦交流電要依據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算其有效值【例2】一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO

7、以如圖所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R. (1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向 (2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為多大？ (3)線圈平面與磁感線夾角為60時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？ (4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng)，其他能量損失不計(jì)，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做多少功？ (5)從圖示位置開(kāi)始，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中通過(guò)R的電量是多少？ (6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？ 某交變電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交變電流的頻率為_(kāi)Hz.若將此電壓加在10 F的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_V；若將該電壓加在一阻值為1 k的電阻器上，該電阻器正好正常工作，為了避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險(xiǎn)絲

8、的額定電流不能低于_A.要點(diǎn)三幾種典型交變電流有效值的計(jì)算問(wèn)題 2幾種典型的交變電流【例3】?jī)蓚€(gè)完全相同的電熱器，分別通過(guò)如圖a和b所示的電流最大值相等的方波交變電流和正弦交變電流，則這兩個(gè)電熱器的電功率之比Pa Pb等于多少？ 如圖所示為一個(gè)經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個(gè)二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為()易錯(cuò)點(diǎn) 對(duì)交流電的產(chǎn)生、變化規(guī)律的理解不透徹 【錯(cuò)因剖析】(1)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量和磁通量的變化率混淆，錯(cuò)誤地認(rèn)為磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率也為零，因此得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零易錯(cuò)選A.(2)在計(jì)算電功、電功率時(shí)

9、錯(cuò)用交變電流的最大值易錯(cuò)選D. 1一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示下列說(shuō)法正確的是() At0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直 Bt0.01 s時(shí)刻，的變化率最大 Ct0.02 s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大 D該線圈應(yīng)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示解析B由甲圖知，當(dāng)t0時(shí)，磁通量最大，此時(shí)線圈平面與中性面重合，A錯(cuò)；當(dāng)t0.01 s時(shí)0，則此時(shí)線圈平面與中性面垂直，的變化率最大，B正確；當(dāng)t0.02 s時(shí)，磁通量反向達(dá)到最大，此時(shí)線圈平面與中性面重合，交流電動(dòng)勢(shì)為最小值E0，C、D均錯(cuò)2(2010廣東理綜)如圖是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的()A周期是0.01 sB最大值是311 VC有效值是220 VD表達(dá)式為u220sin 100t V解析BC由交變電流的圖象知，周期是0.02 s，A錯(cuò)誤；最大值是311 V，B正確；有效值是220 V，C正確；瞬時(shí)值表達(dá)式為u311sin 100t V，D錯(cuò)誤