3 交變電流　傳感器—2021屆高中物理一輪復(fù)習(xí)暑假專(zhuān)題學(xué)案（選修3-2）

1、一輪復(fù)習(xí)暑假專(zhuān)題-選修3-2學(xué)案3交變電流傳感器一、交變電流的產(chǎn)生和描述1.交變電流及其產(chǎn)生和圖象 (1)定義:大小和方向都隨做周期性變化的電流叫作交變電流。 (2)圖象:如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作,如圖甲所示。 2.正弦式交變電流的描述 (1)周期和頻率.周期(T):交變電流完成一次(線(xiàn)圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間,單位是秒(s),公式T=。 .頻率(f):交變電流在1 s內(nèi)完成的次數(shù)。單位是赫茲(Hz)。 .周期和頻率的關(guān)系:T= 或f=。(2)正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)).電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)

2、律:e=。其中等于線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,Em=。 .負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律:u=。 .電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律:i=。 (3)交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值.瞬時(shí)值:交變電流在某一時(shí)刻的值,是時(shí)間的函數(shù)。.峰值:交變電流(電流、電壓或電動(dòng)勢(shì))所能達(dá)到的最大的值,也叫最大值。.有效值:跟交變電流的等效的恒定電流的值叫作交變電流的有效值。對(duì)正弦式交變電流,其有效值和峰值的關(guān)系:E=,U=,I=。 答案：時(shí)間交變電流正弦式交變電流周期性變化周期性變化Emsin tnBSUmsin tImsin t熱效應(yīng)二、交變電流的產(chǎn)生與變化規(guī)律1.正弦式交變電流的產(chǎn)生(

3、1)線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn):線(xiàn)圈平面與中性面重合時(shí),SB,最大,=0,e=0,i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變。線(xiàn)圈平面與中性面垂直時(shí),SB,=0,最大,e最大,i最大,電流方向不改變。(3)電流方向的改變:線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí),電流方向發(fā)生改變,一個(gè)周期內(nèi)線(xiàn)圈兩次通過(guò)中性面,因此電流的方向改變兩次。(4)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nBS,與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān),與線(xiàn)圈形狀無(wú)關(guān)。2.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí))物理量函數(shù)表達(dá)式圖象磁通量=mcos t=BScos t電動(dòng)勢(shì)e=Emsin t=nBSsin t電壓u=Umsin t=sin t電流i=Ims

4、in t=sin t三、交變電流“四值”的理解和應(yīng)用對(duì)交變電流“四值”的比較和理解物理量物理意義適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值e=Emsin tu=Umsin ti=Imsin t計(jì)算線(xiàn)圈某時(shí)刻的受力情況物理量物理意義適用情況及說(shuō)明峰值(最大值)Em=nBS Im=討論電容器的擊穿電壓有效值對(duì)正(余)弦式交變電流有:E=U= I=(1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(2)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的一般是有效值(3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值(4)電表的示數(shù)為有效值平均值=n =計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量四、特殊交變電流有效值的計(jì)算計(jì)算交變電流有效值的方法(1)計(jì)算有效值時(shí)要根據(jù)電流的熱效

5、應(yīng),抓住“三同”:“相同時(shí)間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”列式求解。(2)分段計(jì)算電熱求和得出一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量。(3)利用兩個(gè)公式Q=I2Rt和Q=t可分別求得電流有效值和電壓有效值。(4)若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流,其中的周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I=、U=求解。課堂練習(xí)1.圖示為交流發(fā)電機(jī)示意圖,線(xiàn)圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在滑環(huán)L上,導(dǎo)體制作的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上,線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)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()。A.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到中性面的

6、瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小B.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流最大C.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小D.當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流最小2.(2018江西五校聯(lián)考)如圖,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻r=1.0 ,外接R=9.0 的電阻。閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10 sin 10t(V),則()。A.該交變電流的頻率為10 HzB.該電動(dòng)勢(shì)的最大值為10 VC.外接電阻R所消耗的電功率為10 WD.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1 A3.(2019西安第一次模擬)將硬導(dǎo)線(xiàn)中間一段折成半圓形,使其半徑為

7、R,讓它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸MN勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)線(xiàn)在a、b兩處通過(guò)電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P、電阻為r的小燈泡并且小燈泡正常發(fā)光。電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計(jì),則下列說(shuō)法中正確的是()。A.半圓形硬導(dǎo)線(xiàn)的轉(zhuǎn)速為B.半圓形硬導(dǎo)線(xiàn)的轉(zhuǎn)速為C.線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)程中,通過(guò)小燈泡的電荷量為D.線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)程中,通過(guò)小燈泡的電荷量為零4.(2018山西大同一中月考)一個(gè)U形金屬線(xiàn)框分別在兩種勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO'軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)給同一電阻R供電,如圖甲、乙所示。其中甲圖中OO'軸右側(cè)有磁場(chǎng),

8、乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng),兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為()。A.1B.12C.14D.11一輪復(fù)習(xí)暑假專(zhuān)題-選修3-2學(xué)案3交變電流傳感器參考答案1.C 當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,磁通量變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為零,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最小,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.D 由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=10 sin 10t(V)可知,該交變電流為正弦式交變電流,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值基本表達(dá)式為e=Emsin t,由兩式對(duì)照可知Em=10 V,=10 rad/s,又由=2f,解得f=5 Hz,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;理想交流電流表測(cè)量的是電路中總電流的有效值,根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I=1 A,外接電阻R所消耗的電功率P=I2R=9 W,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。3.A 轉(zhuǎn)動(dòng)的半圓形導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)直接給燈泡供電,因燈泡此時(shí)正常發(fā)光,則其功率為P,電阻為r,設(shè)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速為n,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E=,由P=,解得n=,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,通過(guò)燈泡的電荷量q=,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。4.A 題圖甲中只在OO'軸的右側(cè)有磁場(chǎng),