交變電流復(fù)習(xí)一

1、第十一章交變電流傳感器第1講交變電流的產(chǎn)生和描述考點(diǎn)考點(diǎn)1 1正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1.1.正弦式交變電流變化規(guī)律推導(dǎo)正弦式交變電流變化規(guī)律推導(dǎo): :勻強(qiáng)磁場中勻強(qiáng)磁場中, ,矩形線圈繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時矩形線圈繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時( (從中從中性面開始計時性面開始計時) )正弦式交變電流的變化規(guī)律正弦式交變電流的變化規(guī)律磁通量：磁通量：mcos t；電動勢：；電動勢：eEmsin t；電流：電流：iImsin t。2.2.兩個特殊位置的特點(diǎn)兩個特殊位置的特點(diǎn): :t3.3.書寫交變電流瞬時值表達(dá)式的基本思路書寫交變電流瞬時值表達(dá)式的基本思路: :(1

2、)(1)確定正弦交變電流的峰值確定正弦交變電流的峰值, ,根據(jù)已知圖象讀出或由根據(jù)已知圖象讀出或由公式公式E Em m=nBS=nBS、I Im m= = 求出相應(yīng)峰值。求出相應(yīng)峰值。(2)(2)明確線圈的初始位置明確線圈的初始位置, ,找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動, ,則則i-ti-t圖象為正弦函數(shù)圖象為正弦函數(shù)圖象圖象, ,函數(shù)式為函數(shù)式為i=Ii=Im msintsint。線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動, ,則則i-ti-t圖象為余弦圖象為余弦函數(shù)圖象函數(shù)圖象, ,函數(shù)式為函數(shù)式為i=Ii=Im m

3、costcost。mERr【典例【典例1 1】( (多選多選)(2014)(2014天津高考天津高考) )如圖甲所示如圖甲所示, ,在勻強(qiáng)在勻強(qiáng)磁場中磁場中, ,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速, ,繞與磁繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動, ,產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線中曲線a a、b b所示所示, ,則則( () )A.A.兩次兩次t=0t=0時刻線圈平面均與中性面重合時刻線圈平面均與中性面重合B.B.曲線曲線a a、b b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2323C.C.曲線曲線a a表示的交變電動勢頻

4、率為表示的交變電動勢頻率為25Hz25HzD.D.曲線曲線b b表示的交變電動勢有效值為表示的交變電動勢有效值為10V10VAC【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】求解正弦式交變電流的三點(diǎn)注意求解正弦式交變電流的三點(diǎn)注意(1)(1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計時只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計時, ,電流的瞬時值電流的瞬時值表達(dá)式才是正弦形式。表達(dá)式才是正弦形式。(2)(2)注意峰值公式注意峰值公式E Em m=nBS=nBS中的中的S S為有效面積。為有效面積。(3)(3)轉(zhuǎn)軸相對線圈的位置改變轉(zhuǎn)軸相對線圈的位置改變, ,線圈的形狀改變時線圈的形狀改變時, ,電動電動勢仍可由勢仍可由E Em m=nBS=n

5、BS計算。計算?！緩?qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練1 1】(2017(2017臨汾模擬臨汾模擬) )一矩形線框在勻強(qiáng)磁一矩形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動過程中場內(nèi)繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動過程中, ,線框輸出的交線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖象如圖所示流電壓隨時間變化的圖象如圖所示, ,下列說法中正確的下列說法中正確的是是( () )A.t=0A.t=0時刻線框平面與磁場方向平行時刻線框平面與磁場方向平行B.B.交流電壓的頻率為交流電壓的頻率為4Hz4HzC.1sC.1s末線框平面垂直于磁場方向末線框平面垂直于磁場方向, ,通過線框的磁通量變化通過線框的磁通量變化最快最快D.2sD.2s末線框平

6、面垂直于磁場方向末線框平面垂直于磁場方向, ,通過線框的磁通量最大通過線框的磁通量最大DA.A.當(dāng)磁通量為零時當(dāng)磁通量為零時, ,感應(yīng)電動勢也為零感應(yīng)電動勢也為零B.B.當(dāng)磁通量減小時當(dāng)磁通量減小時, ,感應(yīng)電動勢也減小感應(yīng)電動勢也減小C.C.當(dāng)磁通量等于當(dāng)磁通量等于0.50.5m m時時, ,感應(yīng)電動勢等于感應(yīng)電動勢等于0.5E0.5Em mD.D.角速度角速度等于等于 mmE【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練2 2】一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于一單匝閉合線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中, ,線框中的最線框中的最大磁通量為大磁通量為m

7、m, ,最大感應(yīng)電動勢為最大感應(yīng)電動勢為E Em m, ,下列說法中正確下列說法中正確的是的是( () )D考點(diǎn)考點(diǎn)2 2交變電流有效值的求解交變電流有效值的求解 1.1.公式法公式法: :利用利用 計算計算, ,此方法只此方法只適用于正弦式交變電流。適用于正弦式交變電流。mmmEUIEUI222、2.2.定義法定義法: :(1)(1)設(shè)阻值、定時間設(shè)阻值、定時間: :設(shè)將交變電流加在阻值為設(shè)將交變電流加在阻值為R R的電阻的電阻上上, ,時間取時間取t=Tt=T。(2)(2)求熱量求熱量:Q=Q:Q=Q1 1+Q+Q2 2+ +( (分段法分段法) )。(3)(3)求解有效值求解有效值: :

8、根據(jù)根據(jù)Q=IQ=I2 2Rt= tRt= t代入求解有效值。代入求解有效值。2UR【典例【典例2 2】如圖所示為一交流電的電流隨時間變化的圖如圖所示為一交流電的電流隨時間變化的圖象象, ,此交流電的有效值是此交流電的有效值是( () )A.2.5A B.3.5AA.2.5A B.3.5AC.5 A D.5AC.5 A D.5A2D【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練1 1】電阻電阻R R1 1、R R2 2與交流電源按照圖甲所示方與交流電源按照圖甲所示方式連接式連接,R,R1 1=10, R=10, R2 2=20=20。合上開關(guān)。合上開關(guān)S S后后, ,通過電阻通過電阻R R2 2的正弦交變電流的正弦交變

9、電流i i隨時間隨時間t t變化的情況如圖乙所示。則變化的情況如圖乙所示。則( () )A.A.通過通過R R1 1的電流有效值是的電流有效值是 A AB.RB.R1 1兩端的電壓有效值是兩端的電壓有效值是6V6VC.C.通過通過R R2 2的電流最大值是的電流最大值是 A AD.RD.R2 2兩端的電壓最大值是兩端的電壓最大值是6 V6 V656252B【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練2 2】如圖所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在如圖所示為一個經(jīng)雙可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓電燈上的電壓, ,正弦交流電的每一個二分之一周期中正弦交流電的每一個二分之一周期中, ,前面四分之一周期被截去前面四分之一周期被截去,

10、 ,則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為為( () )mmmmUUUAU B. C. D.322D【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練3 3】如圖所示電路如圖所示電路, ,電阻電阻R R1 1與電阻與電阻R R2 2阻值相同阻值相同, ,都為都為R,R,與與R R1 1并聯(lián)的并聯(lián)的D D為理想二極管為理想二極管( (正向電阻可看作零正向電阻可看作零, ,反向電阻可看作無窮大反向電阻可看作無窮大),),在在A A、B B間加一正弦交流電間加一正弦交流電u=20 sin100t(V),u=20 sin100t(V),則加在則加在R R2 2上的電壓有效值為上的電壓有效值為( () )2A.10VA.

11、10VB.20VB.20VC.15VC.15VD.5 VD.5 V10D考點(diǎn)考點(diǎn)3 3交變電流交變電流“四值四值”的比較和應(yīng)用的比較和應(yīng)用 交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較: :mERrmmmEUE U22II2EBLv,EntEIRrA.A.峰值是峰值是e e0 0 B.B.峰值是峰值是2e2e0 0C.C.有效值是有效值是 NeNe0 0D.D.有效值是有效值是 NeNe0 0222【典例【典例3 3】(2015(2015四川高考四川高考) )小型手小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共搖發(fā)電機(jī)線圈共N N匝匝, ,每匝可簡化為每匝可簡化為矩形線圈矩形

12、線圈abcd,abcd,磁極間的磁場視為磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場, ,方向垂直于線圈中心軸方向垂直于線圈中心軸OO,OO,線圈繞線圈繞OOOO勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動, ,如圖所示。矩形線圈如圖所示。矩形線圈abab邊邊和和cdcd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值都為e e0 0, ,不計線圈電不計線圈電阻阻, ,則發(fā)電機(jī)輸出電壓則發(fā)電機(jī)輸出電壓( () )D【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練1 1】( (多選多選)(2017)(2017青島模擬青島模擬) )一交變電流的一交變電流的圖象如圖所示圖象如圖所示, ,由圖可知由圖可知( () )A.A.用電流表測該電流用電流表測該電流,

13、,其示數(shù)為其示數(shù)為14.1A14.1AB.B.該交變電流的頻率為該交變電流的頻率為50Hz50HzC.C.該交變電流通過該交變電流通過1010電阻時電阻時, ,電阻電阻消耗的電功率為消耗的電功率為1 000W1 000WD.D.該交變電流瞬時值表達(dá)式為該交變電流瞬時值表達(dá)式為i=14.1sin628t(A)i=14.1sin628t(A)CDA.A.線圈消耗的電功率為線圈消耗的電功率為4 W4 WB.B.線圈中感應(yīng)電流的有效值為線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 A2 AC.C.任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e=e=D.D.任意時刻穿過線圈的磁通量為任意時刻穿過線圈的磁通量為

14、=24costTT2sintT【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練2 2】( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為動的矩形線圈的周期為T,T,轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸O O1 1O O2 2垂直于磁場方向垂直于磁場方向, ,線線圈電阻為圈電阻為22。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時, ,線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過6060時的感應(yīng)電流為時的感應(yīng)電流為1A1A。那么。那么( () ) AC【強(qiáng)化訓(xùn)練【強(qiáng)化訓(xùn)練3 3】如圖所示如圖所示,N=50,N=50匝的矩形線匝的矩形線圈圈abcd,ababcd,ab邊長邊長l1 1=20cm,ad=20cm

15、,ad邊長邊長l l2 2=25cm,=25cm,放放在磁感應(yīng)強(qiáng)度在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4TB=0.4T的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,外力使外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OOOO軸以軸以n=3 000r/minn=3 000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動, ,線圈線圈電阻電阻r=1,r=1,外電路電阻外電路電阻R=9,t=0R=9,t=0時線圈平面與磁感線時線圈平面與磁感線平行平行,ab,ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、邊正轉(zhuǎn)出紙外、cdcd邊轉(zhuǎn)入紙里。求邊轉(zhuǎn)入紙里。求: :(1)t=0(1)t=0時感應(yīng)電流的方向。時感應(yīng)電流的方向。(2)(2)感應(yīng)電動勢的

16、瞬時值表達(dá)式。感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式。(3)(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功。線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功。(4)(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過從圖示位置轉(zhuǎn)過9090的過程中流過電阻的過程中流過電阻R R的電荷量。的電荷量。【解析】【解析】(1)(1)根據(jù)右手定則根據(jù)右手定則, ,線圈感應(yīng)電流方向為線圈感應(yīng)電流方向為adcbaadcba。(2)(2)線圈的角速度線圈的角速度=2n=100rad/s=2n=100rad/s圖示位置的感應(yīng)電動勢最大圖示位置的感應(yīng)電動勢最大, ,其大小為其大小為E Em m=NB=NBl1 1l2 2代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得E Em m=314V=314V感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e=Ee=Em mcost=314cos100tVcost=314cos100tV。(3)(3)電動勢的有效值電動勢的有效值E= E= 線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T= =0.02sT= =0.02s線圈勻速轉(zhuǎn)動一圈線圈勻速轉(zhuǎn)動一圈, ,外力做功大小等于電功的大小外力做功大小等于電功的大小, ,即即