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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十章交變電流傳感器考綱下載考向前瞻(1)交變電流描述交變電流的物理量和圖像() (2)正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式()(3)電感和電容對交變電流的影響()(4)理想變壓器()(5)遠(yuǎn)距離輸電()(6)傳感器的工作原理及其應(yīng)用()預(yù)計在2016年的高考中，對交流電的考查仍會集中在正弦交變電流、變壓器、遠(yuǎn)距離輸電和傳感器知識點上，仍將通過交變電流的圖像考查交變電流的四值、變壓器等問題，一般為分值不超過6分的選擇題。第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生及描述交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 對應(yīng)學(xué)生用書P170必備知識1交變電流(1)定義：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。(2)圖像：如圖101

2、1(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流，其中圖(a)按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流。圖10112正弦式電流的產(chǎn)生和圖像(1)產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。(2)圖像：如果從線圈位于中性面開始計時，其圖像為正弦曲線。如圖1011(a)所示。(3)中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置稱為中性面。(4)中性面與峰值面(中性面的垂面)的比較中性面峰值面含義線圈平面與磁場方向垂直線圈平面與磁場方向平行磁通量最大(BS)0磁通量的變化率0最大感應(yīng)電動勢0最大(nBS)電流方向發(fā)生改變方向不變3正弦式電流的函數(shù)表達(dá)式(從中性面開始計時)(1)電動勢e隨時間變化的規(guī)

3、律：eEmsin_t，其中EmnBS，表示線圈轉(zhuǎn)動的角速度。(2)負(fù)載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：uUmsin_t。(3)電流i隨時間變化的規(guī)律：iImsin_t。典題例析(2014·連云港摸底)如圖1012甲所示為一臺小型發(fā)電機的示意圖，單匝線圈逆時針轉(zhuǎn)動。若從中性面開始計時，產(chǎn)生的電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0 ，外接燈泡的電阻為9.0 。求：圖1012(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時電流的表達(dá)式；(2)轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的最大磁通量；(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動一周的過程中，外力所做的功。 解析(1)由圖得 eEmsin t6sin 100t(V)則電流 i0.6

4、sin 100t(A)。(2)EmBS，Em6 V，100mBS 2.7×102 Wb。(3)E6 V， 外力所做的功WQT7.2×102 J。答案(1)i 0.6sin 100t(A)(2)2.7×102Wb(3)7.2×102 J書寫交變電流瞬時值表達(dá)式的基本思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值。(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。若線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i­t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)式為iImsin t。若線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i­t圖像為余弦函數(shù)圖像，函

5、數(shù)式為iImcos t。針對訓(xùn)練1(2014·榕城區(qū)三模)矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為n，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場的軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場垂直的圖示位置時()圖1013A線圈中的電動勢為nBSB線圈中的電動勢為0C穿過線圈的磁通量為0D穿過線圈的磁通量變化率最大解析：選B圖示時刻線框的四邊都不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，即線圈中的電動勢為0，故A錯誤，B正確；圖示時刻線框與磁場垂直，磁通量最大，為BS，故C錯誤；圖示位置線圈中的電動勢為0，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律En可知穿過線圈的磁通量變化率為0，故D錯誤。2(多選)(2014·廣東名

6、校質(zhì)檢)如圖1014所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在金屬滑環(huán)L上，導(dǎo)體制作的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是()圖1014A當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大B當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大C當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小D當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小解析：選AC當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，線圈中的感應(yīng)電流為零，選項A正確B錯誤；當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)

7、到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，選項C正確D錯誤。描述正弦交流電的物理量 對應(yīng)學(xué)生用書P171必備知識1周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時間，單位是秒(s)，公式T。(2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)。(3)周期和頻率的關(guān)系：T。2有效值交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流和恒定電流分別通過相同阻值的電阻，如果在交流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流是I、電壓是U，我們就把I、U叫做這個交流的有效值。正弦式電流的有效值跟最大值之

8、間的關(guān)系是：E Em、I Im、U Um。典題例析(多選)(2014·天津高考)如圖1015甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則()圖1015A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23C曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V解析選ACt0時刻，兩次產(chǎn)生的交流電的電動勢瞬時值均為零，因此線圈平面均與中性面重合，A項正確；圖中a、b對應(yīng)的周期之比為23，因此線圈轉(zhuǎn)速之比nanb32，B項錯誤；a曲線表示的交流電動勢的頻率為fa

9、 Hz25 Hz，C項正確；a曲線對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值EamNBS·，由圖像知Eam15 V，b曲線對應(yīng)線圈相應(yīng)的電動勢的最大值EbmNBS·，因此，Ebm10 V，有效值Eb V5 V，D項錯誤。當(dāng)求有效值時，對于按正(余)弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)EmNBS求出其最大值，然后根據(jù)E求出其有效值，當(dāng)電流是非正(余)弦規(guī)律時，必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)來求解，與電流的方向無關(guān)，且時間一般取一個周期。求交變電流的有效值時不能盲目套用公式E，此公式僅適用于正(余)弦交變電流。針對訓(xùn)練1先后用不同的交流電源給同一盞燈泡供電。第一次燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化(如圖1016

10、甲所示)；第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙圖中的U0、T所表示的電壓、周期值是相同的，則以下說法正確的是()圖1016A第一次燈泡兩端的電壓有效值是U0/2B第二次燈泡兩端的電壓有效值是3U0/2C兩次燈泡的電功率之比是29D兩次燈泡的電功率之比是15解析：選D 甲電源電壓的有效值U甲U0，A錯；乙電源：·T··，解得U乙 U0，B錯；兩次功率之比。即只有D正確。2(2014·紅橋區(qū)二模)一個矩形線圈的匝數(shù)為N匝，線圈面積為S，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以的角速度繞垂直磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，開始時，線圈平面與磁場平行，對于它產(chǎn)生的交變電動

11、勢，下列判斷正確的是()A瞬時值表達(dá)式為eNBSsin tB有效值為NBSC平均值為NBSD頻率為2解析：選C矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直磁感線的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線圈內(nèi)產(chǎn)生的是交流電，則產(chǎn)生電動勢的最大值EmnBS，所以感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為eNBScos t，故A錯誤；線圈中產(chǎn)生電動勢的最大值EmnBS，則有效值為NBS，故B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，NNBS，故C正確；由f，T，則有f，故D錯誤。對交流電四值的理解和應(yīng)用 對應(yīng)學(xué)生用書P172必備知識交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時值交變電流某一時刻的值eEmsin t iIm

12、sin t計算線圈某時刻的受力最大值最大的瞬時值EmnBSIm確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值對正弦式交流電：E U I計算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量，如功、功率、熱量等；交流電表的測量值；電氣設(shè)備所標(biāo)注的額定電壓、額定電流；保險絲的熔斷電流平均值交變電流圖像中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值n計算通過電路某一截面的電荷量q·t典題例析(2014·南通三模)如圖1017甲所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd處于勻強磁場中，線框電阻為R，ab、ad的邊長分別為L1、L2；磁感應(yīng)強度B的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。圖1017(1

13、)求02t0時間內(nèi)，回路中電流I1的大小和方向； (2)求t0時刻ab邊受到的安培力的大小F；(3)在2t0時刻后線框繞cd邊以角速度勻速轉(zhuǎn)動，計算線框中感應(yīng)電流的有效值I2，并求線框從中性面開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電量q。解析(1)在0到2t0時間內(nèi)，回路中的感應(yīng)電動勢：E1；由圖乙可知，；由閉合電路歐姆定律，則有：電流大小I1解得I1；由楞次定律可知，在0到2t0時間內(nèi)，回路中的電流方向為逆時針。(2)安培力的大小FB1I1L1；t0時刻的磁場為B1那么安培力的大小為F。(3)線框勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生正弦交流電，感應(yīng)電動勢的最大值E2mB0L1L2，感應(yīng)電動勢的有效值

14、E2E2m；感應(yīng)電流的有效值I2；平均感應(yīng)電流；通過導(dǎo)線橫截面的電量qIt。答案(1)電流方向為逆時針(2)(3)針對訓(xùn)練1(多選)(2014·延邊州模擬)圖1018甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A 為交流電流表。線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是()圖1018A線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad/sB電流表的示數(shù)為10 AC0.01 s時線圈平面與磁感線平行D0.02 s時電阻R中電流的方向自左向右解析：選BCD角速度100 rad/s，故A錯誤；由題圖乙可知交流電電流的最大值是Im10 A，則有效值為I10 A，由于電流表的示數(shù)為有效值，故電流表的示數(shù)為10 A，故B正確； 0.01 s時線圈中的感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動勢最大，則穿過線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場方向平行