高三物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 傳感器 1 交變電流的產(chǎn)生及描述課件.ppt

第十章交變電流傳感器 第一單元交變電流的產(chǎn)生及描述 知識點一交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交流電 對轉(zhuǎn)軸方位有何要求 電動勢的最大值 峰值 跟線圈角速度成正比 跟轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)嗎 跟線圈的面積成正比 跟線圈的形狀有關(guān)嗎 提示 轉(zhuǎn)軸必須與磁場垂直 電動勢的最大值與線圈轉(zhuǎn)軸的位置和線圈的形狀無關(guān) 填一填 1 交變電流 1 定義 和 都隨時間做周期性變化的電流 2 圖像 如圖 a b c d 所示都屬于交變電流 其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流 如圖 a 所示 大小 方向 2 正弦式電流的產(chǎn)生和圖像 1 產(chǎn)生 在勻強(qiáng)磁場里 線圈繞 方向的軸勻速轉(zhuǎn)動 2 圖像 用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律 如果線圈從中性面位置時開始計時 其圖像為正弦曲線 如圖 a 所示 垂直于磁場 nbs sin t nbs 練一練 關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流 下列說法中正確的是 a 線圈平面每經(jīng)過中性面一次 感應(yīng)電流的方向就改變一次 感應(yīng)電動勢的方向不變b 線圈每轉(zhuǎn)動一周 感應(yīng)電流的方向改變一次c 線圈平面每經(jīng)過中性面一次 感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次d 線圈轉(zhuǎn)動一周 感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次 解析 依據(jù)交流電的變化規(guī)律可知 如果從中性面開始計時 有e emsin t和i imsin t 如果從垂直于中性面的位置開始計時 有e emcos t和i imcos t 可看出 線圈平面每經(jīng)過中性面一次 感應(yīng)電流的方向就改變一次 感應(yīng)電動勢的方向也改變一次 線圈每轉(zhuǎn)動一周 感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電動勢的方向都改變兩次 故正確答案為c 答案 c 一次周期性 次數(shù) 熱效應(yīng) 熱量 有效值 練一練 已知某電阻元件在正常工作時 通過它的電流按如圖所示的規(guī)律變化 今與這個電阻元件串聯(lián)一個多用電表 已調(diào)至交流電流擋 則多用電表的讀數(shù)為 考向一正弦交變電流的變化規(guī)律1 正弦式電流的變化規(guī)律 線圈在中性面位置開始計時 典例1如圖甲所示 一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中 并繞過ab cd中點的軸oo 以角速度 逆時針勻速轉(zhuǎn)動 若以線圈平面與磁場夾角 45 時 如圖乙 為計時起點 并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時 電流方向為正 則下列四幅圖中正確的是 解題引路 解答本題應(yīng)注意以下三點 1 確定t 0時刻感應(yīng)電流的方向 2 利用t 0時刻的速度確定感應(yīng)電動勢的大小 3 判定t 0時刻后短時間內(nèi)電流的變化趨勢 嘗試解題 針對訓(xùn)練 1 實驗室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖所示的模型 正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中 繞垂直于磁感線的oo 軸勻速轉(zhuǎn)動 今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻r和理想電壓表 并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈 讀出電壓表的示數(shù)為10v 已知r 10 線圈電阻忽略不計 下列說法正確的是 考向二對交流電 四值 的題解與應(yīng)用1 交變電流的瞬時值 峰值 有效值 平均值的比較 2 對交變電流有效值的理解 1 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng) 電流通過電阻生熱 進(jìn)行定義的 所以進(jìn)行有效值計算時 要緊扣電流通過電阻生熱 或熱功率 進(jìn)行計算 注意 三同 即 相同電阻 上 相同時間 內(nèi)產(chǎn)生 相同熱量 計算時 相同時間 一般要取一個周期的時間 2 在交流電路中 電壓表 電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值 在沒有具體說明的情況下 所給出的交變電流的電壓 電流及電功率指的都是有效值 3 非正弦式交變電流的有效值 應(yīng)按有效值的定義計算 溫馨提示 書寫交變電流表達(dá)式時 一定要分清是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù) 針對訓(xùn)練 2 如圖所示 矩形線圈面積為s 匝數(shù)為n 線圈總電阻為r 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中繞oo 軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 外電路電阻為r 當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60 的過程中 下列判斷正確的是 典例3 2013 海南物理 通過一阻值r 100 的電阻交變電流如圖所示 其周期為1s 電阻兩端電壓的有效值為 解題引路 有效值需要根據(jù)電流的熱效應(yīng)來計算 把一個周期內(nèi)的電流按照大小分為幾段 計算出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量q 根據(jù)焦耳定律q i2rt 得出的i即為所求有效值 嘗試解題 針對訓(xùn)練 3 如圖甲所示 為一種調(diào)光臺燈電路示意圖 它通過雙向可控硅電子器件實現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度 給該臺燈接220v的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示 則此時交流電壓表的示數(shù)為 2 2015 北京海淀期末 將定值電阻r1 10 r2 20 串聯(lián)接在正弦交流電路中 通過電阻r2的電流i隨時間t變化的情況如圖所示 則 解析 通過r1的電流有效值是0 6a r1兩端的電壓有效值是6v 選項a錯誤b正確 通過r2的電流有效值是0 6a r2兩端的電壓有效值是12v 選項c d錯誤 答案 b 必糾錯題 3 一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示 已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5 0 現(xiàn)外接一只電阻為95 0 的燈泡 如圖乙所示 則 a 電壓表 v的示數(shù)為220vb 電路中的電流方向每秒鐘改變50次c 燈泡實際消耗的功率為484wd 發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24 2j 錯解 易錯選a或b 錯因分析 錯解1不能正確區(qū)分電源電動勢和路端電壓 易錯選a 錯解2認(rèn)為在一個周期內(nèi)電流的方向改變1次 則會錯選b 高考真題 4 2013 山東高考 圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖 兩磁極n s間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場 為交流電流表 線圈繞垂直于磁場的水平軸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 a 電流表的示數(shù)為10ab 線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50 rad sc 0 01s時線圈平面與磁場方向平行d 0 02s時電阻r中電流的方向自右向左 5 2014 天津理綜 如圖甲所示 在勻強(qiáng)磁場中 一矩形金屬線圈兩