高考物理 一轮复习 第10章 交变电流 传感器 交变电流 传感器 基础课时26 交变电流的产生和描述

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

基础诊断
考点突破
随堂演练
基础诊断
考点突破
随堂演练
解析 由题图可知,该交变电流的周期为 0.02 s,则频率为 50 Hz, 角速度为 100π,峰值为 20 A,则有效值为 10 2 A,瞬时值表达式 为 i=20sin 100πt(A),即 B、D 正确。 答案 BD
基础诊断
考点突破
随堂演练
3.一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动, 线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图2所示。已知 匀强磁场的磁感应强度为B,则结合图中所给信息可判定( )
随堂演练
(3)电流i随时间变化的规律:i=_Im__si_n__ω_t__。其中ω等于线圈转 动的_角__速__度__,Em=_n_B__S_ω_。 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(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,
也叫最大值。
基础诊断
考点突破
随堂演练
4.通过一阻值R=100 Ω的电阻的交变电流如 图3所示,其周期为1 s。电阻两端电压的 有效值为( )
A.12 V
B.4 10 V
C.15 V
D.8 5 V
图3
解析 由有效值定义可得UR2×1 s=(0.1 A)2×R×0.4 s×2+
(0.2 A)2×R×0.1 s×2,其中 R=100 Ω,可得 U=4 10 V,B
讨论电容器的击 穿电压
基础诊断
考点突破
随堂演练
E=Em2
(1)计算与电流的热效应有关的量 (如电功、电功率、电热等)
跟交变电流 有
的热效应等
U=U2m
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般
效 效的恒定电

I=
Im 2
是指有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值
流的值
(只适用于正弦式 (4)交流电压表和电流表的读数为有
感系数越大,交变电流的频率越高,产生的自感电动势
越就大_____,对交变电流的阻碍作越用大_____,感抗越就大_____。
所以电感具有“通直流______、交阻流_____,低通频_____、高阻频_____”
的作用。
2.电容器对交变电流的阻碍作用
电容对交流电的阻碍作用叫容做抗_____。电容器的电容越大,
图4
基础诊断
考点突破
随堂演练
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=4cos2Tπt(V) D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ=Tπsin2Tπt(Wb)
基础诊断
考点突破
随堂演练
解析 线圈转动角速度 ω=2Tπ,线圈平面从与磁场方向平行开始计
T13分
(2)交变电流瞬时值、 峰值、有效值、平均 值的理解和计算; (3)变压器的原理、远
远距离输电

距离输电的考查;
传感器的工作原理及其应用 Ⅰ
(4)含有变压器的动态 分析问题的考查
基础诊断
考点突破
随堂演练
基础课时26 交变电流的产生和描述
基础诊断
考点突破
随堂演练
[知识梳理]
知识点一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流
[高考导航]
考点内容
要求
说明
高考命题实况 2014江苏卷 2015江苏卷
命题热点
交变电流 描述交变电流的物 Ⅰ
理量和图象 正弦交变电流的函数表达式 Ⅰ
(1)交变电流的变化规 律,如交变电流瞬时 值表达式、交变电流 图象的考查;
电感和电容对交变电流的影响 Ⅰ
理想变压器
限于单个副线圈

T33分
的理想变压器
基础诊断
考点突破
随堂演练
反思总结 (1)解决此类问题的关键在于把线圈在匀强磁场中的具体位置与图 象上的时刻对应好,也就是电流的变化规律与线圈在磁场中转动 的具体情境对应好。 (2)由正弦式交变电流图象可直接、间接得到的信息 ①由图象可读出交变电流的电压或电流的最大值,进而利用正弦 式交变电流最大值与有效值的关系得到有效值。 ②由图像可读出交变电流的变化周期 T,然后计算得出角速度
图2 A.t1 时刻穿过线框的磁通量为 BL2 B.t2 时刻穿过线框的磁通量为零 C.t3 时刻穿过线框的磁通量变化率为零 D.线框转动的角速度为BELm2
基础诊断
考点突破
随堂演练
解析 t1 时刻和 t3 时刻,|e|最大,说明穿过线框的磁通量变化率 最大,但穿过线框的磁通量为零,选项 A、C 错误;t2 时刻 e 为 零,穿过线框的磁通量最大,选项 B 错误;根据 Em=BL2ω 可得, 线框转动的角速度为BELm2,选项 D 正确。 答案 D
ω=2Tπ。
③根据最大值、角速度等信息可以写出交变电流的瞬时值表达式。 (3)交变电动势的最大值Em=nBSω,与转轴位置无关,与线圈形 状无关。
基础诊断
考点突破Βιβλιοθήκη 随堂演练基础诊断考点突破
随堂演练
基础诊断
考点突破
随堂演练
A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变 C.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 解析 t1、t3时刻磁通量最大,磁通量的变化率为零,这两个时 刻感应电流方向改变,t2、t4时刻感应电动势最大,选项A、B、 D错误,C正确。
(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。对正弦式交变电流,其有效值和峰值的关系为:
Em
Um
Im
E=__2_,U=__2_,I=__2_。
基础诊断
考点突破
随堂演练
知识点三、电感和电容对交变电流的影响
1.电感对交变电流的阻碍作用
电感对交变电流阻碍作用的大小感用抗_____表示,线圈的自
(1)定义:_大__小__和_方__向__都随时间做周期性变化的电流。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 2.正弦交变电流的产生和图象 (1)产生:在匀强磁场里,线圈绕_垂__直__于__磁__场_方向的轴匀速转动。 (2)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中 性面位置开始计时,其图象为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。
正确。 答案 B
基础诊断
考点突破
随堂演练
5.(多选)如图4所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T, 转轴O1O2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°角时的感应电流为1 A。 那么( )
图4
基础诊断
考点突破
随堂演练
5.(多选)如图4所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T, 转轴O1O2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°角时的感应电流为1 A。 那么( )
是赫兹(Hz)。
1
1
(3)周期和频率的关系:T=__f_或 f=_T__。
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=_E_m_s_i_n__ω_t__。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律:u=_U__m_s_in__ω__t__。
基础诊断
考点突破
基础诊断
考点突破
随堂演练
知识点二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值
1.周期和频率 (1)周期(T):交变电流完成__一__次__周__期__性__变化(线圈转一周)所需
的时间,单位是秒(s),公式 T=2ωπ。 (2)频率( f ):交变电流在 1 s 内完成周期性变化的_次__数__。单位
图8
基础诊断
考点突破
随堂演练
A.该线圈产生的交流电动势峰值为 50 V
B.该线圈产生的交流电动势有效值为 25 2 V
C.电容器的耐压值至少为 50 V
D.电容器的电容 C 变大时,电流表的示数变小 解析 该线圈产生的交流电动势峰值 Em=NBSω=50 2 V,A
答案 C
基础诊断
考点突破
随堂演练
基础诊断
考点突破
随堂演练
A.线圈先后两次转速之比为 1∶2 B.交变电流 a 的电压瞬时值 u=10sin 0.4πt(V)
C.交变电流 b 的电压最大值为230 V D.在图中 t=0 时刻穿过线圈的磁通量为零 解析 产生的正弦式交变电流的周期之比为 2∶3,线圈先后两 次转速之比为 3∶2,选项 A 错误;交变电流 a 的周期为 0.4 s, 交变电流 a 的电压瞬时值 u=10sin 5πt(V),选项 B 错误;由最 大值 Um=nBSω 可知,二者最大值之比为 3∶2,交流电 b 的电 压最大值为230 V,选项 C 正确;在图中 t=0 时刻感应电动势为 零,穿过线圈的磁通量最大,选项 D 错误。 答案 C
时,当转过 60°角时,电流的瞬时值表达式为 i=Imcos 60°=1 A 得
Im=2
A,正弦式交变电流有效值
I=
Im = 2
2
A,B 项错误;线圈
消耗的电功率 P=I2R=4 W,A 项正确;由欧姆定律可知,感应电
动势最大值 Em=ImR=4 V,所以瞬时值表达式为 e=4 cos2Tπt(V),
随堂演练
A.电流表的示数为10 A B.线圈转动的角速度为50π rad/s C.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行 D.0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左 解析 电流表的示数为交变电流的有效值 10 A,A 项正确;由 ω =2Tπ可得,线圈转动的角速度为 ω=100π rad/s,B 项错误;0.01 s 时,电路中电流最大,故该时刻通过线圈的磁通量最小,即该时 刻线圈平面与磁场平行,C 项正确;根据楞次定律可得,0.02 s 时 电阻 R 中电流的方向自左向右,D 项错误。 答案 AC
交流电的频率越高,充、放电进行得越快,容抗越就小______。
可见,电容器具有“直隔流____、交通流_____,低阻频____、高通频____”
的作用。
基础诊断
考点突破
随堂演练
[思考] (1)线圈平面与中性面重合时,有何特点?线圈平面与中性 面垂直时,有何特点? (2)我国使用的交变电流周期是0.02 s,电流方向每秒改变多 少次?
C 项正确;通过线圈的磁通量 Φ=Φmsin ωt=Φmsin2Tπt(Wb),由感
应电动势的最大值 Em=BSω=Φm·2Tπ得 Φm=E2mπT,代入上式得 Φ
=E2mπTsin2Tπt=2πTsin2Tπt(Wb),D 项错误。
答案 AC
基础诊断
考点突破
随堂演练
考点一 正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
基础诊断
考点突破
随堂演练
考点二 描述交变电流的物理量 1.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较
物理量 物理含义
重要关系
适用情况及说明
交变电流某 瞬时值
一时刻的值 最大的瞬时 峰值 值
从中性面开始计时 计算线圈某时刻
e=Emsin ωt 的受力情况 i=Imsin ωt
Em=nBSω Im=RE+mr
基础诊断
考点突破
随堂演练
【例1】 (多选)如图5甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、 S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场, 为交流电流表。线圈 绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位 置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示。 以下判断正确的是( )
图5
基础诊断
考点突破
基础诊断
考点突破
随堂演练
[诊断自测]
1.如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁 场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的图是( )
解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所 在平面内)匀速转动,产生的正弦交变电动势为e=BSωsin ωt, 由这一原理可判断,A图正确。 答案 A
交变电流) 效值
某段时间内 平
感应电动势 均
或电流的平 值
均值
-E =BL-v -E =nΔΔΦt -I =R-+E r
计算通过电路截面的电荷量
基础诊断
考点突破
随堂演练
【例 2】 如图 8 所示,矩形线圈 abcd 与可变电容器 C、理想电 流表 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,转动的角速度 ω=100π rad/s。线圈的匝数 N=100 匝,边长 ab=0.2 m、ad=0.4 m,电阻不计。磁场只分 布在 bc 边的左侧,磁感应强度大小 B=162πT。电容器放电时 间不计。下列说法正确的是( )
图示
概念
中性面位置
B⊥S
特点
Φ=BS,最大 e=nΔΔΦt =0,最小
感应电流为零,方向改变
与中性面垂直的位置 B∥S
Φ=0,最小
e=nΔΔΦt =nBSω,最大
感应电流最大,方向不变
基础诊断
考点突破
随堂演练
2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量:Φ=Φmcos ωt;电动势:e=Emsin ωt;电流:i= Imsin ωt。
相关文档
最新文档