选修3-2 第十章 交变电流 传感器(高考物理复习)

第十章 交变电流 传感器

第一单元 交变电流的产生和描述

,交变电流、交变电流的图象 Ⅰ(考纲要求)

1.交变电流

(1)定义： 和 都随时间做周期性变化的电流．

(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示．

2．正弦交流电的产生和图象 (1)中性面

①中性面：与磁场方向 的平面． ②中性面与峰值面的比较

(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 方向的轴匀速转动．

(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线．如图(a)(e)、(f)所示．

正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ (考纲要求)

1.周期和频率

(1)周期(T )：交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2π

ω

. (2)频率

(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的 ．单位是赫兹(Hz). (3)周期和频率的关系：T ＝ 或f ＝ ．

2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝ ．

(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝ ．

(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝ ．其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝ . 3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.

(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值.

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值

的关系为：E ＝ ，U ＝ ，I ＝ ．

一、基础自测

1.图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( ).

2.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面

与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t ＝π

2ω

时刻( ).

A.线圈中的电流最大

B.穿过线圈的磁通量为零

C.线圈所受的安培力为零

D.穿过线圈磁通量的变化率最大 3.如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( ).

A.因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零

B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大

C.线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大

D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍

4.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀

速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是( ).

5. (2012·扬州模拟)一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( ).

A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t (V)

B.该交变电流的频率为25 Hz

C.该交变电流的电压的有效值为100 V

D.若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W

6.(2012·广东江门市模拟)风速仪的简易装置如图甲在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v 1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙；若风速变为v 2，且v 2>v 1，则感应电流的峰值I m 和周期T 的变化情况是( )

A.I m 变大，T 变小

B.I m 变大，T 不变

C.I m 变小，T 变小

D.I m 不变，T 变大

二、高考体验

1．(2010·广东理综，19) 右上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0.01 s

B ．最大值是311 V

C ．有效值是220 V

D ．表达式为u ＝220sin 100πt (V)

2．(2011·安徽卷，19)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )．

A.BL 2ω2R

B.2BL 2ω

2R

C.2BL 2ω4R

D.BL 2ω

4R

3．(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )．

A ．t ＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零

B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合

C ．线框产生的交变电动势有效值为311 V

D ．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 4．(2011·四川卷，20)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ，那么( )．

A ．线圈消耗的电功率为4 W

B ．线圈中感应电流的有效值为2 A

C ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2π

T t

D ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T π

sin 2π

T t

第二单元 变压器 电能的输送

,理想变压器 Ⅰ(考纲要求)

1．构造

如图所示，变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的． (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫 线圈． (2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈． 2．原理：电流磁效应、 ． 3．基本关系式

(1)功率关系： ＝ ．

(2)电压关系： ＝ ；有多个副线圈时，U 1

n 1

＝ ＝ ＝…． (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1

.

由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝ ＋ ＋…＋ ． 4．几种常用的变压器

(1)自耦变压器——调压变压器

(2)互感器⎩

⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压Ｗ.

电流互感器：用来把大电流变成小电流Ｗ.

远距离输电 Ⅰ(考纲要求)

1.输电过程(如右下图所示)

2.输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热 产生的，表达式为Q ＝ ．

3.电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝

4.功率损失

(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝ ＝⎝ ⎛⎭

⎪⎫P U 2

R 5.输送电流

(1)I ＝P U ；(2)I ＝

U －U ′

R

. 说明：对理想变压器的理解

(1)理想变压器：①没有能量损失

②没有磁通量损失

(2)基本量的制约关系