2014屆一輪復(fù)習(xí)第十章交變電流傳感器

第十章交變電流傳感器第 1 課時交變電流的產(chǎn)生及描述基礎(chǔ)知識歸納1.交變電流大小和方向都隨時間做周期性變化的電流.其中，方向隨時間變化是交變電流的最主要特征.2.正(余)弦式交流電交變電流的產(chǎn)生有很多形式.常見的正(余)弦式交變電流可由線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生.若從中性面開始轉(zhuǎn)動則產(chǎn)生正弦式交變電流，從峰值轉(zhuǎn)動則產(chǎn)生余弦式交變電流.3.中性面與峰值面當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動至線圈平面垂直于磁感線位置時，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這個特定位置叫做中性面.其特點(diǎn)是：與磁場方向垂直，線圈每次經(jīng)過該面感應(yīng)電流方向均發(fā)生改變，線圈每轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面，故感應(yīng)電流的方向改變兩次.峰值面的特點(diǎn)是：磁通量為零，但電動勢最大.4.描述交變電流的“四值”(1)瞬時值：eNBSsin t，iImsin t(從中性面開始計時) (2)峰值：EmNBS，ImEm/R(3)平均值：N，(4)有效值：根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義，E，IIm/(正、余弦式交流電).重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、如何理解正弦式交流電的峰值、有效值和平均值峰值：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感應(yīng)線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的峰值為EmNBS，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角速度四個物理量決定.與軸的具體位置、線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的.一般在求瞬時值的表達(dá)式時，需求出其最大值.有效值：是根據(jù)交變電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，反映的是交變電流產(chǎn)生熱效應(yīng)的平均效果.讓交變電流與恒定電流通過阻值相同的電阻，若在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，這一恒定電流值就是交變電流的有效值.正弦式交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系是：EEm/IIm/UUm/平均值：指在一段時間內(nèi)產(chǎn)生的電壓(電流)的平均值，其數(shù)值需由法拉第電磁感應(yīng)定律求，即計算.求通過橫截面電荷量時需用電流的平均值，或指交變電流圖象的波形與橫軸(t軸)所圍面積跟時間的比值.二、學(xué)習(xí)交變電流時如何區(qū)分使用有效值和平均值1.在計算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率及確定保險絲的熔斷電流時，只能用交流電的有效值；在考慮電容器的耐壓值時，則應(yīng)用交變電流的最大值；在計算通過導(dǎo)體的電荷量時，只能用平均值，而不能用有效值.2.在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題目不加特別說明，提到的電流、電壓、電動勢，都是指有效值.3.對非正弦式交變電流的有效值，必須按有效值的定義求出.三、交變電流的圖象可提供什么信息1.根據(jù)圖象的意義，從圖象的縱坐標(biāo)軸上可以直接讀出交變電流的峰值，從圖象的橫坐標(biāo)軸上可以直接讀出交變電流的周期，從而可推導(dǎo)角速度及頻率.2.周期與角速度、頻率的關(guān)系是T.交變電流的頻率與線圈的頻率相等.3.圖象本身則體現(xiàn)了函數(shù)關(guān)系，反映了交變電流的瞬時變化關(guān)系，故圖象本身是書寫交變電流瞬時表達(dá)式的依據(jù).典例精析1.交流電的產(chǎn)生原理【例1】單匝矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，abdcl1，adbcl2，從圖示位置起以角速度繞不同轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動，則()A.以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢eBl1l2sin tB.以O(shè)1O1為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢eBl1l2sin tC.以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢eBl1l2cos tD.以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸或以ab為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢eBl1l2sin(t)【解析】以O(shè)O為轉(zhuǎn)軸時，圖示位置相當(dāng)于是峰值面，根據(jù)感應(yīng)電動勢的表達(dá)式eEmcos t，可知eBl1l2cos t則C對，A錯；再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可知D選項(xiàng)正確；若線圈以O(shè)1O1為轉(zhuǎn)軸，則線圈磁通量變化始終為零，則感應(yīng)電動勢為零.【答案】CD【思維提升】交變電流的產(chǎn)生與線圈平面初始位置有關(guān)，因此書寫表達(dá)式時首先要看清初始位置.若線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行，則不會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生.【拓展1】如圖所示，交流發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.05 m2，共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T的勻強(qiáng)磁場中，以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，電阻R1和R2的阻值均為50 ，線圈的內(nèi)阻忽略不計，若從圖示位置開始計時，則( C )A.線圈中的電動勢為e50sin t V B.電壓表的示數(shù)為50 VC.電流表的示數(shù)為 A D.R1上消耗的電功率為50 W【解析】圖中所示，線圈位于中性面，此時有emNBS1000.051050 V 則電動勢為e50cos t V電壓表示數(shù)為有效值U25 V 電流表示數(shù)為有效值I A APR1 W25 W2.對交流電平均值、有效值和峰值的理解【例2】交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖中實(shí)線位置第一次勻速轉(zhuǎn)動90到達(dá)虛線位置過程中，求：(1)通過R的電荷量q為多少？(2)R上產(chǎn)生電熱QR為多少？(3)外力做的功W為多少？【解析】(1)由電流的定義，計算電荷量應(yīng)該用平均值，即qt，而，故q(2)求電熱應(yīng)該用有效值，先求總電熱Q，再按照內(nèi)外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱QRQI2(Rr)t，QR(3)根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出的電熱，因此WQ【思維提升】要掌握交變電流“四值”的意義：計算電荷量只能用平均值；計算電功、電功率、電熱等與熱效應(yīng)有關(guān)的量必須用有效值；而電壓表、電流表所能測量到的也是有效值.【拓展2】如圖所示為一交變電流的i-t圖象，下列說法正確的是( D )A.交變電流的頻率f50 Hz，有效值為5 A B.交變電流的有效值I5 AC.交變電流的平均值10 AD.若此交變電流通過阻值為10 的電阻，則這個電阻兩端的電壓為25 V【解析】對于正弦交流電可直接應(yīng)用最大值為有效值的倍這一規(guī)律，將此交變電流分為前后兩部分正弦交流電，可直接得到這兩部分正弦交流電的有效值，分別為I12.5 A和I27.5 A，再利用有效值的定義求解. 取一個周期T中的前0.01 s和后0.01 s計算產(chǎn)生的電熱可列計算式：I2R0.02IR0.01IR0.01解得I2.5 A對于不同的時間段，交流電的平均值不同，求交流電的平均值應(yīng)明確指出是哪一段時間的平均值.知UIR2.5 A10 25 V3.對交流電產(chǎn)生原理的理解及應(yīng)用【例3】電阻為1 的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示.現(xiàn)把交流電加在電阻為9 的電熱絲上，下列判斷正確的是()A.線圈轉(zhuǎn)動的角速度100 rad/s B.在t0.01 s時刻，穿過線圈的磁通量最大C.電熱絲兩端的電壓U100 V D.電熱絲此時的發(fā)熱功率P1 800 W【解析】由圖可以看出該交變電流的周期T0.02 s，則角速度100 rad/s，A錯；t0.01 s時刻，電壓達(dá)到最大，則此時磁通量變化率最大，磁通量為零，B錯；電熱絲兩端電壓為路端電壓URU(Um/) V90 V，則C錯；根據(jù)電功率公式P W1 800 W可知D正確. 【答案】D【思維提升】弄清圖象與瞬時表達(dá)式的關(guān)系是處理圖象問題的要點(diǎn).此外，由圖象直接可以看出周期與峰值.要注意交變電動勢、電流實(shí)際上還是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，取決于磁通量的變化率，因此，與磁通量、磁感應(yīng)強(qiáng)度的圖象是互余的關(guān)系.【拓展3】曾經(jīng)流行過一種自行車，它有能向車頭供電的小型交流發(fā)電機(jī)，如圖甲為其結(jié)構(gòu)示意圖.圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)，與ab邊平行，它的一端有一半徑r01.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動.設(shè)線框由N800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S20 cm2，磁極間的磁場可看做勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.01 T，自行車車輪的半徑R135 cm，小齒輪的半徑R24.0 cm，大齒輪的半徑R310.0 cm.現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動，問大齒輪的角速度為多大時才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U3.2 V？(假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)【解析】當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動時，通過摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動勢，其最大值EmNBS0其中0為線框轉(zhuǎn)動的角速度，即摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度.發(fā)電機(jī)兩端電壓的有效值UEm/設(shè)自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為1，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，有R11r00小齒輪轉(zhuǎn)動的角速度與自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度相同，也為1.設(shè)大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為，有R3R21由以上各式解得UR2r0/BSNR3R1代入數(shù)據(jù)得3.2 rad/s 易錯門診【例4】 如圖表示一交流電的電流隨時間而變化的圖象，此交流電的有效值是()A.3.5 AB. AC.5 AD.5 A【錯解】此交變電流的峰值不同，最大值取其平均值Im A A I3.5 A，選A.【錯因】本題所給的交流電的圖象不是正弦交流電的圖形，故公式I不適用于此交流電.交流電的最大值不是兩個不同峰值的算術(shù)平均值.【正解】交流電的有效值是根據(jù)其熱效應(yīng)而定義的，它是從電流產(chǎn)生焦耳熱相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流等效.設(shè)交流電的有效值為I，令該交變電流通過一阻值為R的純電阻，在一個周期內(nèi)有：I2RTIRIR 所以該交流電的有效值為 I5 A【答案】D【思維提升】關(guān)于交變電流的有效值問題，首先觀察是不是正弦式交流電，若是，則直接應(yīng)用I，U求解；若只有部分是，則具有完整的整數(shù)倍的波型可直接應(yīng)用I，U關(guān)系，并結(jié)合焦耳定律求解；若完全不是正弦式交流電，則根據(jù)有效值的定義和焦耳定律求解.第 2 課時電感和電容器對交變電流的影響基礎(chǔ)知識歸納1.電感對交變電流的阻礙作用(1)電感對交變電流的阻礙作用叫感抗.原理：將交變電流通入電感線圈，由于線圈中的電流大小和方向都時刻變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電感線圈中必產(chǎn)生自感電動勢，以阻礙電流的變化，因此交變電路的電感線圈對交變電流有阻礙作用.(2)影響電感對交變電流阻礙作用大小的因素：感抗的大小與線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率.感抗用RL表示，RL2fL，單位是歐姆，類似于一個電阻.(3)電感器在電路中的作用：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻.“通直流，阻交流”這是對兩種不同類型的電流而言的，因?yàn)?恒定)直流電的電流不變化，不能引起自感現(xiàn)象，交流電的電流時刻改變，必有自感電動勢產(chǎn)生來阻礙電流的變化.“通低頻，阻高頻”這是對不同頻率的交流而言的，因?yàn)榻蛔冸娏鞯念l率越高，電流的變化越快，自感作用越強(qiáng)，感抗也就越大.(4)應(yīng)用：低頻扼流線圈的自感系數(shù)很大，有“通直流，阻交流”的作用，高頻扼流線圈的自感系數(shù)很小，有“通低頻、通直流，阻高頻”的作用.2.電容器對交變電流的阻礙作用(1)電容對交變電流的阻礙作用叫容抗.原理：當(dāng)電源電壓推動電路中形成電流的自由電荷向這個方向做定向移動，因此交流電路中的電容對交變電流有阻礙作用.(2)影響電容器對交變電流阻礙作用大小的因素：電容器的電容和交流的頻率.頻率一定，則電容器充(放)電時間一定，又因電壓一定，根據(jù)QCU可知，C大的電容充入(或放出)的電荷量多，因此充電(或放電)的速率就大，所以電流也就越大，容抗越??；而C一定時，電容器充入(或放出)的電荷量一定，頻率越高，電容器充(放)電的時間越短，充電(或放電)的速率越大，容抗也越小.容抗用xC表示，xC ，單位是歐姆，類似于一個電阻.(3)電容器在電路中的作用：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻.信號和交流信號，如圖1所示，該電路就起到“隔直流，通交流”的作用；在電子技術(shù)中，從某一裝置輸出的電流常常既有高頻成分，又有低頻成分，若在下一級電路的輸入端并聯(lián)一個電容器，就可只把低頻成分的交流信號輸送到下一級裝置，如圖2所示，具有這種“通高頻，阻低頻”用途的電容器叫高頻旁路電容器.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、為什么交變電流能夠通過電容器電容器的兩極板之間是絕緣的，不論是恒定電流還是交變電流，自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體(電介質(zhì)).通常所說的交變電流“通過”電容器，并非有自由電荷穿過了電容器，而是在交流電源的作用下，當(dāng)電壓升高時，電容器充電，電容器極板上的電荷量增多，形成充電電流，當(dāng)電壓降低時，電容器放電，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流，由于電容器反復(fù)地充電和放電，使電路中有持續(xù)的交變電流，表現(xiàn)為交變電流“通過”了電容器.如右圖：二、電阻、電感器、電容器對交變電流阻礙作用的區(qū)別與聯(lián)系電阻電感器電容器產(chǎn)生的原因定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的阻礙作用在電路中的特點(diǎn)對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流如交流有阻礙作用不能通直流，只能通變化的電流.對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身(長短、粗細(xì)、材料)決定，與溫度有關(guān)由導(dǎo)體本身的自感系數(shù)和交流的頻率f決定由電容的大小和交流的頻率f決定電能的轉(zhuǎn)化與做功電流表通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化三、如何應(yīng)用和防止感抗和容抗根據(jù)電感線圈“通直流，阻交流”、電容器“通交流、隔直流”的特點(diǎn)，可以將二者結(jié)合并與電阻組合到一起來完成一定的任務(wù).如在變壓器并整流后的直流電中仍含有交流的成分，這時可以用一個電容器與負(fù)載并聯(lián)在一起，或?qū)⒁粋€電感線圈串聯(lián)在電路中，把電流中的交流成分濾掉；又如在無線電的接收方面，接收到的是直流和交流的復(fù)合成分，而我們只需要其中的交流的信號成分，這時就可以把一個電容器串聯(lián)在電路中，將其中的直流成分濾掉.典例精析1.電感與電容對交流電的阻礙作用【例1】一個燈泡通過一個粗導(dǎo)線的線圈與一交流電源相連接，如圖所示.一塊鐵插進(jìn)線圈之后，該燈將：()A.變亮B.變暗C.對燈沒影響D.無法判斷【解析】線圈和燈泡是串聯(lián)的，當(dāng)鐵插進(jìn)線圈后，電感線圈的自感系數(shù)增大，所以電感線圈對交變電流阻礙作用增大，因此電路中的電流變小，則燈變暗.【答案】B【思維提升】人們可用改變插入線圈中鐵芯的長度來控制舞臺燈光的亮和暗.【拓展1】如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是( ACD )A.把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮 B.增大電容器兩極板間的距離，燈泡變亮C.減小電容器兩極板間的正對面積，燈泡變暗 D.使交變電流頻率減小，燈泡變暗【解析】把電介質(zhì)插入電容器，電容增大，電容器對交變電流的阻礙作用變小，所以燈泡變亮，故A正確；增大電容器兩極板間的距離，電容變小，電容器對交變電流的阻礙作用變大，所以燈泡變暗，故B錯；減小電容器兩極板間的正對面積，電容變小，燈泡變暗，故C正確；交變電流頻率減小，電容器對交變電流的阻礙作用增大，燈泡變暗，故D正確.2.電感和電容對低頻與高頻電流的不同作用效果【例2】如圖所示，線圈的自感系數(shù)L和電容器的電容C都很小(L1 mH，C200 pF)，此電路的重要作用是()A.阻直流通交流，輸出交流電 B.阻交流通直流，輸出直流電C.阻低頻通高頻，輸出高頻交流電 D.阻高頻通低頻，輸出低頻交流電和直流電【解析】(1)線圈的作用是：“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”.電容器的作用是：“通交流、阻直流，通高頻、阻低頻”.(2)因?yàn)榫€圈自感系數(shù)L很小，所以對低頻成分的阻礙作用很小，這樣，直流和低頻成分能順利通過線圈；電容器并聯(lián)在電路中，起旁路作用，因電容C很小，對低頻成分和直流成分的阻礙作用很大，而對部分通過線圈的高頻成分阻礙作用很小，被它濾掉，最終輸出的是低頻交流和直流.【答案】D【思維提升】此電路中的電容器為旁路電容，它能將高頻成分濾掉.【拓展2】如圖所示，從某一裝置中輸出的電流既有交流成分，又有直流成分，現(xiàn)要把交流成分輸送給下一級，有關(guān)甲、乙兩圖的說法正確的是( C )A.應(yīng)選甲圖電路，其中C的電容要大 B.應(yīng)選甲圖電路，其中C的電容要小C.應(yīng)選乙圖電路，其中C的電容要大 D.應(yīng)選乙圖電路，其中C的電容要小【解析】要把交流成分輸送給下一級，則電容要起到“隔直流，通交流”的作用，故應(yīng)選用乙圖電路，要使交流成分都順利通過電容器而輸送到下一級，需容抗較小，容抗與電容成反比，故應(yīng)選C.3.影響感抗、容抗的因素【例3】如圖所示，L1、L2和L3是相同型號的白熾燈，L1與電容器C串聯(lián)，L2與帶鐵芯的線圈L串聯(lián)，L3與一個定值電阻R串聯(lián).當(dāng)a、b間接電壓有效值為U、頻率為f的正弦交流電源時，三只燈泡的亮度相同.現(xiàn)將a、b間接另一正弦交流電源時，發(fā)現(xiàn)燈泡L1變亮、L2變暗、L3亮度不變.由此可知，另一正弦交流電源可能是()A.電壓有效值仍為U，而頻率大于f B.電壓有效值大于U，而頻率大于fC.電壓有效值仍為U，而頻率小于f D.電壓有效值小于U，而頻率大于f【解析】電阻對交變電流阻礙作用的大小與電流的頻率無關(guān)，因此，通過電阻的電流的有效值不變；電感線圈對交變電流阻礙作用的大小用感抗表示，線圈的自感系數(shù)越大，電流的頻率越高，自感電動勢就越大，即線圈對電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大，因此，通過電感線圈的電流的有效值變??；電容器對交變電流阻礙作用的大小用容抗表示，電容一定時，在相同的電壓下電容器容納的電荷一定，頻率越高，充(放)電的時間越短，充(放)電的電流越大，容抗越小，因此，通過電容器的電流的有效值變大.【答案】A【思維提升】電阻、電感線圈和電容器三者對電流均有阻礙作用，容抗、感抗受頻率影響，而電阻不受交流電頻率影響.理解電阻、感抗(線圈無直流電阻)和容抗的產(chǎn)生原因及三者的區(qū)別是解決這類問題的關(guān)鍵：(1)電阻：對交、直流均阻礙.(2)感抗：只對變化電流有阻礙.(3)容抗：只通交流，不能通直流.【拓展3】如圖所示，把電阻R，電感線圈L，電容器C并聯(lián)，接到一個交流電源上，三個電流表示數(shù)相同，若保持電源電壓大小不變，而將電源頻率增大，則三個電流表示數(shù)I1、I2、I3的關(guān)系是( D )A.I1I2I3 B.I1I2I3 C.I2I1I3 D.I3I1I2【解析】交流電頻率增大，電阻R對電流的阻礙作用不變，所以A1表讀數(shù)不變.頻率增大，電感線圈對交變電流阻礙作用增大，對電流的阻礙作用變大，所以電流變小，A2讀數(shù)變小.頻率增大，電容器對交變電流阻礙作用變小，對電流的阻礙作用變小，所以電流變大，A3讀數(shù)變大，故答案為D. 易錯門診4.電感與電容對高頻和低頻電流的不同作用效果【例4】“二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚(yáng)聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器.音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機(jī)械振動.如圖所示為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b輸入，L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則()A.甲是高頻揚(yáng)聲器，C1的作用是通低頻阻高頻B.甲是低頻揚(yáng)聲器，C1的作用是通高頻阻低頻C.L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚(yáng)聲器D.L2的作用是減弱乙揚(yáng)聲器的低頻電流【錯解】AC【錯因】認(rèn)為頻率越大，感抗越小，容抗越大.【正解】甲、乙揚(yáng)聲器所在電路為并聯(lián)電路，由于L1阻高頻，C1通高頻，使甲為低頻揚(yáng)聲器，C2通高頻，L2阻高頻，使乙為高頻揚(yáng)聲器.【答案】BD【思維提升】熟記兩個公式，RL2fL，RC. 3 課時變壓器電能輸送基礎(chǔ)知識歸納1.變壓器(1)變壓器的結(jié)構(gòu)如圖所示：閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成一個變壓器.原線圈n1(又稱初級線圈)與電源連接，副線圈n2(又稱次級線圈)與負(fù)載連接，作為用電器的電源.(2)理想變壓器的工作原理理想變壓器：是種理想化模型，沒有任何損耗，輸入功率等于輸出功率.工作原理：電磁感應(yīng)理想變壓器原、副線圈中具有完全相同的磁通量及磁通量的變化率.電壓比和電流比電壓比：由Un得單個副線圈，多個副線圈U1U2U3n1n2n3電流比：單個副線圈多個副線圈，由P1P2P3 得U1I1U2I2U3I3 n1I1n2I2n3I3(3)幾種常見的變壓器：自耦變壓器、互感器.2.遠(yuǎn)距離輸電(1)目的 向遠(yuǎn)距離輸送電能，且盡可能減少在輸電線上的損失.(2)方法 由P損I2R可知，要減小損失的電能可以有兩種方法：減小輸電導(dǎo)線的電阻.由于R，故可采用電阻率較小的材料，并加大導(dǎo)線的橫截面積.這種方法的作用十分有限，代價較高，可適當(dāng)選用.減小輸電電流.由于I，P為額定輸出功率，U為輸出電壓，增大U可減小I.這是遠(yuǎn)距離輸電的一種常用的方法.(3)遠(yuǎn)距離輸電的電路模式如圖所示功率關(guān)系：P1P2 P3P4 P2P3P電壓關(guān)系： U2U3U輸電電流：I輸電線上電壓降和消耗的電功率UIR，PI2R注意：R為兩根輸電導(dǎo)線的總電阻.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、原、副線圈匝數(shù)不變時，理想變壓器有哪些決定關(guān)系理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，怎樣確定其他有關(guān)物理量的變化，可依據(jù)以下原則來判斷.有三個決定關(guān)系：1.輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2隨著U1的變化而變化，因?yàn)閁2U1，所以只要U1不變化，不論負(fù)載如何變化，U2不變.2.輸出功率P2決定輸入功率P1.理想變壓器的輸出功率和輸入功率相等，即P2P1.在輸入電壓U1不變的情況下，U2不變.若負(fù)載電阻R增大，則由公式P得：輸出功率P2減小，輸入功率P1也隨著減??；反之，若負(fù)載電阻R增大，則輸出功率P2增大，輸入功率P1也隨著P2減小.3.輸出電流I2決定輸入電流I1.在輸入電壓U1不變的情況下，U2不變.若負(fù)載電阻R增大，則由公式I得：輸出電流I2減小，由P2P1知輸入電流I1亦隨著減小；反之，若負(fù)載電阻R減小，則輸出電流I2增大，輸入電流I1亦隨著增大.二、理想變壓器副線圈有一個和多個時的比例關(guān)系有何異同由一個原線圈和一個副線圈組成由一個原線圈和多個副線圈組成(以兩個副線圈為例)電壓關(guān)系電流關(guān)系功率關(guān)系P2P1或U1I1U2I2P1P2P3或U1I1U2I2I3U3頻率關(guān)系f1f2三、變壓器工作時能量損耗的來源有哪些變壓器在工作時，實(shí)際上從副線圈輸出的功率并不等于從原線圈輸入的功率，而有少量的功率損耗，功率損耗的形式有三種：1.銅損：實(shí)際變壓器的原、副線圈都是用絕緣銅導(dǎo)線繞制的，雖然銅的電阻率很小，但銅導(dǎo)線還是有一定的電阻，因此，當(dāng)變壓器工作時，線圈中就會有熱量產(chǎn)生導(dǎo)致能量損耗，這種損耗叫銅損.2.鐵損：變壓器工作時，原、副線圈中有交變電流通過，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，鐵芯中就會因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，使鐵芯發(fā)熱而導(dǎo)致能量損耗，這種在鐵芯中損失的能量叫鐵損.3.磁損：變壓器工作時，原、副線圈產(chǎn)生的交變磁通量絕大多數(shù)通過鐵芯，但也有很少一部分磁通量從線圈匝與匝之間漏掉，即有漏磁.這就使得通過原副線圈的磁通量并不相等，這漏掉的磁通量會在周圍空間形成電磁波而損失一部分能量，這種損耗叫磁損.四、“提高電壓，降低電流”是否與歐姆定律相矛盾不矛盾，歐姆定律是對純電阻耗能元件成立的定律，而“提高電壓，降低電流”是從輸送角度，由PIU，且P一定的條件下得出的結(jié)論，兩者沒有聯(lián)系.五、高壓輸電是不是電壓越高越好輸電線上的電壓損失，不但有導(dǎo)線電阻引起的電壓損失，而且有電抗引起的電壓損失，電抗造成的電壓損失隨電壓的增大而增大，所以高壓輸電并非電壓越高越好.另外，電壓越高，對線路和變壓器的技術(shù)要求就越高，線路的修建費(fèi)用就會增多，所以實(shí)際輸電時，綜合考慮各種因素，依照不同的情況，選擇合適的輸電電壓.典例精析1.變壓器的決定關(guān)系【例1】理想變壓器的原線圈連接一個電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示.在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭.原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上.則()A.保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大B.保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小C.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大D.保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小【解析】根據(jù)理想變壓器原、副線圈上電壓、電流的決定關(guān)系知：在輸入電壓U1不變的情況下，U2不變.當(dāng)保持Q的位置不動，滑動頭P向上滑動時，副線圈上的電阻增大，電流減小，故輸入電流I亦隨著減小，即電流表的示數(shù)變小，A錯誤，B正確；當(dāng)保持P的位置不動，將Q向上滑動時，由知，副線圈上匝數(shù)增大，引起副線圈上電壓增大，即副線圈上電流增大，故原線圈上的電流亦隨著增大，故電流表的示數(shù)增大，C正確，D錯誤.【答案】BC【思維提升】一般由負(fù)載變化引起變壓器各量的變化時，分析順序?yàn)椋贺?fù)載變化副線圈電流變化原線圈電流變化，負(fù)載變化副線圈功率變化原線圈功率變化.【拓展1】如圖所示，一只理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線等效電阻為R.開始時開關(guān)S斷開，當(dāng)S接通時，下列選項(xiàng)正確的是( BCD )A.副線圈兩端M、N的輸出電壓減小 B.副線圈輸電線等效電阻R上的電壓降增大C.通過燈泡L1的電流減小 D.原線圈中的電流增大【解析】由于輸入電壓不變，所以S接通時，理想變壓器副線圈M、N兩端的輸出電壓不變.并聯(lián)燈泡L2，總電阻變小，由歐姆定律IU2/R2知，流過R的電流增大，電阻上的電壓降URIR增大.副線圈輸出電流增大，根據(jù)輸入功率等于輸出功率I1U1I2U2，得I2增大，原線圈輸入電流I1也增大.UMN不變，UR變大，所以UL1變小，流過燈泡L1的電流減小.2.變壓器的比例關(guān)系【例2】如圖所示，變壓器的輸入電壓U一定，兩個副線圈的匝數(shù)是n2和n3.當(dāng)把電熱器接a、b，讓c，d空載時，安培表讀數(shù)是I2；當(dāng)把同一電熱器接c、d，而a、b空載時，安培表讀數(shù)是I3，則I2I3等于()A.n2n3 B.n3n2C.nn D.nn【解析】由變壓比知：，由P2P1知，當(dāng)電熱器接a、b，讓c、d空載時，有：I2U；當(dāng)把同一電熱器接c、d而a、b空載時，有：I3U，所以I2I3UUnn，故答案為C.【答案】C【思維提升】副線圈有多個時，變壓比等于匝數(shù)比仍然成立，變流比不再與匝數(shù)比成反比，而要用原、副線圈功率相等去推導(dǎo).若原線圈中有用電器時，不要把電源電壓與原線圈電壓搞混，錯誤利用電源電壓去尋找比例關(guān)系，而要把原線圈所在電路當(dāng)做一回路處理，原線圈相當(dāng)于一非純電阻用電器，其兩端電壓與副線圈電壓的比值等于匝數(shù)比.2.高壓輸電【例3】某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5105 W，輸出電壓U1.0103 V，假如輸電線的總電阻R10 ，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U380 V.(1)畫出輸電線路的示意圖，并標(biāo)明各部分的符號；(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(使用的變壓器是理想變壓器)【解析】(1)如圖所示.(2)I1500 A P損5%5105 W2.5104 WP損IRI250 A I3 A所以 【思維提升】遠(yuǎn)距離輸電的分析方法：(1)首先畫出輸電電路；(2)以變壓器為界劃分好各個回路，對各個回路獨(dú)立運(yùn)用歐姆定律、焦耳定律和電功、電功率公式進(jìn)行計算；(3)抓住聯(lián)系各回路之間的物理量，如變壓器兩側(cè)的功率關(guān)系和兩端電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系.【拓展2】“十一五”期間，我國將加快建設(shè)節(jié)約型社會，其中一項(xiàng)措施就是大力推進(jìn)能源節(jié)約.遠(yuǎn)距離輸電時尤其要注意電能的節(jié)約問題，假設(shè)某電站輸送電壓為U6 000 V，輸送功率為P500 kW，這時安裝在輸電線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)的電度表一晝夜里讀數(shù)相差4 800 kWh，試求：(1)使用該輸送電壓輸電時的輸電效率和輸電線的電阻；(2)若要使輸電損失的功率降到輸送功率的2%，試論述電站應(yīng)該采用什么輸電辦法？【解析】(1)依題意輸電電線上的功率損失為 P損W/t(4 800/24)kW200 kW則輸電效率：(PP損)/P(500200)/50060%因?yàn)镻損I2R線，又因?yàn)镻IU，所以IA，所以R線28.8 (2)應(yīng)該采用高壓輸電的辦法.設(shè)升壓至U可滿足要求，則輸送電流：IP/U500 000/U A輸電線上損失的功率為P損I2R損P2%10 000 W則有：(500 000/U)2R線10 000 得UV2.68104 V 易錯門診【例4】有條河流，流量Q2 m3/s，落差5 m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機(jī)總效率為50%，輸出電壓為240 V，輸電線總電阻R30 ，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電需求，則該輸電線路所使用的理想升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220 V，100 W”的電燈正常發(fā)光？ 【錯解】設(shè)水的密度為，電源端輸出功率P輸出50%Qgh50%5104 W，由題意知P損6%P輸出6%5104 W3 000 W，而P損，所以U2300 V【錯因】計算與遠(yuǎn)距離輸電有關(guān)的線路功率損耗問題時，沒有注意不同公式中各物理量的對應(yīng)關(guān)系，如P損I2R線改為P損時，U應(yīng)是輸電導(dǎo)線兩端的電壓，而不是輸電電壓.如此題中在求升壓變壓器中的輸出電壓時，P損6%P輸出6%5104 W3 000 W，而P損，從而求出U2300 V的錯誤結(jié)論.【正解】將水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電，應(yīng)先確定輸出功率，再利用遠(yuǎn)距離輸電示意圖及規(guī)律求解.遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所示，設(shè)水的密度為，電源的輸出功率P輸出50%Qgh50%5104 W由題意知P損I2RR.又P損6%P輸出，所以U25.0103 V，故升壓變壓器匝數(shù)比.又U3U2IR4 700 V，U4220 V，因此.正常發(fā)光的電燈盞數(shù)N470盞【思維提升】遠(yuǎn)距離輸電問題關(guān)鍵是要畫出等效電路圖，標(biāo)出有關(guān)物理量，再分析這些物理量之間的關(guān)系.第 4 課時傳感器的工作原理及其應(yīng)用基礎(chǔ)知識歸納1.傳感器及其工作原理(1)傳感器的定義：有一些元件能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，我們把這種元件叫做傳感器.它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制了.(2)傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)過控制器分析處理.(3)制作傳感器需要的元件：光敏電阻：當(dāng)光照增強(qiáng)時，電阻阻值減??；光照減弱時，電阻阻值增大.能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學(xué)量.熱敏電阻與金屬熱電阻：能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大.霍爾元件：它能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量.霍爾電壓UH.其中k為霍爾系數(shù)，其大小與薄片元件的材料有關(guān)，d為元件厚度，I為通電電流，B為加在元件上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖所示.應(yīng)變片：它能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量.干簧管：它能夠?qū)⒋艌鲞@個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的通斷.雙金屬片：它能將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的通斷.2.傳感器工作原理3.傳感器的應(yīng)用及實(shí)例(1)力傳感器的應(yīng)用電子秤：它是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，多用半導(dǎo)體材料制成.(2)聲傳感器的應(yīng)用話筒：它是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號.(3)溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗：它裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是控制電路的通斷.(4)溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋：它的主要元件是感溫鐵氧體.(5)溫度傳感器的應(yīng)用測溫儀：它可以把溫度轉(zhuǎn)換成電信號，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來.測溫儀中的測溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶，還可以是紅外線敏感元件等.(6)光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器、火災(zāi)報警器：機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩個紅外管就是兩個光傳感器；有的火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射來工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板.(7)應(yīng)用實(shí)例：光控開關(guān)和溫度報警器.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、熱敏電阻與金屬熱電阻有哪些區(qū)別 項(xiàng)目電阻導(dǎo)電原理電阻隨溫度變化優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻自由電子和空穴等載流子靈敏度較好金屬熱電阻自由電子的定向移動化學(xué)穩(wěn)定性好，測量范圍大二、電容式傳感器的工作原理電容器的電容決定于極板的正對面積S、極板間距d、極板間的電介質(zhì)這幾個因素.如果某一物理量(如角度、位移x，深度h等)的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱電容式傳感器.如圖所示是測量液面高度h的電容式傳感器.在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電溶液中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容的兩個極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì).液面高度h發(fā)生變化時，引起正對面積發(fā)生變化，使電容C發(fā)生變化.知道電容C的變化，就可以知道液面高度h的變化情況.如圖所示是用來測定角度的電容式傳感器.當(dāng)動片與定片之間的角度發(fā)生變化時，引起極板正對面積S的變化，則電容C發(fā)生變化.知道電容C的變化，就可以知道的變化情況.如圖所示是測定壓力F的電容式傳感器.待測壓力F作用于可動膜片電極上的時候，膜片發(fā)生形變，使極板間距離d發(fā)生變化，引起電容C的變化.知道電容C的變化，就可以知道F的變化情況.如圖所示是測定位移x的電容式傳感器.隨著電介質(zhì)板進(jìn)入極板間的長度發(fā)生變化，電容C發(fā)生變化，知道電容C的變化，就可以知道x的變化情況.三、斯密特觸發(fā)器的工作原理及其應(yīng)用斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個性能特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6 V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個值的時候(0.8 V)，Y會從低電平跳到高電平(3.4 V).應(yīng)用(一)：光控開關(guān)，電路如右圖所示.原理：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6 V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明自動熄滅，天暗自動開啟的目的.應(yīng)用(二)：溫度報警器，電路如圖所示.原理：常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，R1的阻值不同，則報警器溫度不同.典例精析1.力電傳感器與聲傳感器【例1】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑動電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：(1)托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P1離A的距離x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為x1.從而使P1、P2間的電壓為零.校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式.【解析】托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現(xiàn)電勢差，電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長度成正比.(1)由力的平衡知識知：m0gkx1，解得x1(2)放上重物重新平衡后：m0gmgkx2解得x2(3)由閉合電路的歐姆定律知：EIR 由部分電路的歐姆定律知：UIR串又，其中x為P1、P2間的距離，則xx2x1聯(lián)立解得m【思維提升】分析清楚力電傳感器的工作原理，明確裝置是如何將力這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量是解決該類問題的關(guān)鍵.【拓展1】動圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖甲是話筒原理圖，圖乙是錄音機(jī)的錄音、放音原理圖，由圖可知：話筒工作時磁鐵不動，線圈振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流；錄音機(jī)放音時變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流；錄音機(jī)錄音時線圈中變化了的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場；錄音機(jī)錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場.其中正確的是( C )A.B.C.D.【解析】錄音是將聲音信號轉(zhuǎn)變成磁信號，放音是將磁信號轉(zhuǎn)變成聲音信號.話筒的工作原理是，聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流，正確；錄音時，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場，正確；磁帶在放音時通過變化的磁場使放音磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中，正確.2.溫度傳感器的應(yīng)用【例2】如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103 C)時，開關(guān)會自動斷開.S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70 C時，會自動閉合；溫度高于80 C時會自動斷開，紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻R1R2500 ，加熱電阻R350 ，兩燈電阻不計.(1)分析電飯煲的工作原理；(2)計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比；(3)簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？【解析】(1)電飯煲裝上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，這時R1與黃燈被短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80 C時，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103 C時，開關(guān)S1自動斷開，這時飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài).由于散熱，待溫度降至70 C時，S2又自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80 C時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài).(2)加熱時電飯煲消耗的電功率P1，保溫時電飯煲消耗的功率P2，兩式中R并 ，從而有(3)如果不閉合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1與黃燈被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80 C時，S2自動斷開，功率降為P2，溫度降到70 C，S2又自動閉合溫度只能在7080 C之間變化，不能把水燒開，故不能將飯煮熟.【思維提升】分析電飯煲的工作原理，關(guān)鍵的地方一是手動溫控開關(guān)S1，超過居里點(diǎn)會自動斷開，二是自動溫控開關(guān)S2，低于70 C時會自動閉合，高于80 C時會自動斷開.掌握了兩個開關(guān)的特點(diǎn)，也就會分析電飯煲的工作原理了.【拓展2】圖甲為在溫度為10 C左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R120 k，R210 k，R340 k，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng)a、b端電壓Uab0時，電壓鑒別器使開關(guān)S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在35C.【解析】設(shè)電路路端電壓為U，當(dāng)Uab0時，有，解得Rt20 k .由題圖乙可知，當(dāng)Rt20 k時，t35 3.光傳感器的應(yīng)用【例3】如圖所示，某同學(xué)設(shè)計了一個路燈自動控制門電路，天黑了，讓路燈自動接通，天亮了，讓路燈自動熄滅.圖中RG是光敏電阻，當(dāng)有光線照射時，光敏電阻的阻值會顯著減小.R是可調(diào)電阻，起分壓作用，J為路燈總開關(guān)控制繼電器(圖中未畫路燈電路).(1)在圖中虛線框處畫出接入的斯密特觸發(fā)器；(2)如果路燈開關(guān)自動接通時天色還比較亮，應(yīng)如何調(diào)節(jié)R才能在天色較暗時開關(guān)自動接通？說明道理.【解析】(1)(2)R應(yīng)調(diào)大些，這樣在初狀態(tài)，A點(diǎn)電平較高(原來RG較小，I較大，R兩端電壓較大)，天色較暗時，RG增大較多，才能使A點(diǎn)電平降低到使Y點(diǎn)電平由低到高的突變，使J兩端電壓變大，J導(dǎo)通.【思維提升】搞清斯密特觸發(fā)器的工作原理是解題的關(guān)鍵.【拓展3】型號74LS14的集成塊里面有6個非門，其引腳如圖所示，這種非門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器.當(dāng)加在它的