《交變電流傳感器》章末知識整合

《交變電流傳感器》章末知識整合1．交變電流的分析．(1)交變電流是由矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的，實際上，與線圈形狀無關(guān)，且只要是繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動，與軸的位置也無關(guān)．(2)由于交變電流的大小和方向、交變電壓的大小和正負都隨時間周期性變化，所以會引起磁場、電場的強弱和方向周期性變化．因此在研究帶電粒子在電場中運動時，一定要認真進行動態(tài)的受力分析．同時還要注意因交變電壓的周期性引起的結(jié)果出現(xiàn)多解的可能性．2．常用思維方法．(1)圖象法：用ut圖、it圖來描述交變電流產(chǎn)生的過程．(2)等效法：有效值是利用同一電阻通直流電和交流電，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生相同熱量來定義的，這也提供了一種計算有效值的方法．(3)理想模型：對所研究的變壓器是在忽略了銅損、鐵損以及漏磁條件下的理想模型，所以稱為理想變壓器．理想變壓器輸入功率等于輸出功率．(4)比例法：變壓器變壓、變流，但不變頻率，在具體問題中涉及電壓與匝數(shù)之比、電流與匝數(shù)之比，因此常用比例法計算．交變電流規(guī)律的圖象【例?】(2014·肇慶二模)(雙選)一線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知()A．該交流電的電壓瞬時值的表達式為u＝100sin50πt(V)B．s末線圈處于中性面的位置C．該交流電電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50W解析：由電壓圖象可知，電壓瞬時值表達式為u＝Emsineq\f(2π,T)t＝100sin50πt(V)；t＝s時刻電壓最大，線圈所處平面與中性面垂直；電壓的有效值為U＝eq\f(Em,\r(2))＝50eq\r(2)V；電阻R消耗的電功率為P＝eq\f(U2,R)＝50W．選項B、C錯誤，A、D正確．答案：AD理想變壓器的應(yīng)用【例?】(2014·廣東高考)(雙選)如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片．保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是()A．P向下滑動時，燈L變亮B．P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變C．P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小D．P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大解析：根據(jù)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，若輸入電壓U1不變，則輸出電壓U2不變，當滑片P向下滑動時，燈泡兩端的電壓不變，燈泡亮暗不變化，故選項A錯誤，選項B正確；當滑片P向上滑動時，R0支路電阻減小，輸出端的總電阻減小，根據(jù)P＝eq\f(U22,R)，輸出的功率增大，因輸入功率等于輸出功率，所以輸入功率變大，輸入電流變大，故選項C錯誤，選項D正確．答案：BD一、單項選擇題1．(2013·天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab這一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd這一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab<IcdB．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab>IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab>Icd解析：根據(jù)電流互感器原理，原線圈中電流與副線圈電流的比值等于副線圈匝數(shù)與原線圈匝數(shù)的比值，電流互感器原線圈匝數(shù)少，接高壓電路；副線圈匝數(shù)多，接電流表，所以ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd，選項B正確．答案：B2．(2013·四川高考)用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負載的電流圖象如圖所示，則()A．變壓器輸入功率約為WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是12D．負載電流的函數(shù)表達式i＝(100πt＋eq\f(π,2))(A)解析：通過負載的電流有效值為0.025eq\r(2)A，變壓器輸入功率約為P＝UI＝110×\r(2)W＝W，選項A正確．變壓器輸出電壓的最大值是110eq\r(2)V，選項B錯誤．由變壓公式，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是21，選項C錯誤．負載電流的函數(shù)表達式i＝100πt(A)，選項D錯誤．答案：A3.(2013·廣東高考)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2＝21，和均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB端電壓u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()A．電流頻率為100HzB.的讀數(shù)為24VC.的讀數(shù)為AD．變壓器輸入功率為6W解析：由ω＝100π＝2πf解得：f＝50Hz，選項A錯誤；AB端電壓有效值U1＝12V，根據(jù)變壓公式，副線圈電壓U2＝6V，的讀數(shù)為6V．由歐姆定律可得I＝eq\f(U2,RL)＝1A，的讀數(shù)為1A，選項B、C錯誤；由理想變壓器功率關(guān)系，變壓器輸入功率為P＝IU2＝6W，選項D正確．答案：D4.(2014·茂名二模)如圖所示的調(diào)壓器，滑動觸頭P和Q都可以調(diào)節(jié)，在輸入交變電壓一定的條件下，要使輸出電壓增大，輸入電流增大，下列做法正確的是()A．Q不動，P向下移動B．Q不動，P向上移動C．P不動，Q向下移動D．P不動，Q向上移動解析：在輸入電壓不變的情況下，要增大輸出電壓、輸入電流，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)、eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得，必須減少原線圈的匝數(shù)，才能使輸出電壓增大，故Q向下移動，C正確．答案：C5.(2014·湛江二模)一個閉合矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖所示，由圖可知()A．該交流電電流的有效值是5B．該交流電的頻率是20HzC．t＝0時刻線圈平面位于中性面D．該交流電電流的瞬時表達式為i＝5cos100πt(A)解析：由it圖象可知，該交變電流的有效值為I＝eq\f(5,\r(2))A＝eq\f(5\r(2),2)A，選項A錯誤；該交變電流的周期為s，故該交流電的頻率為50Hz，選項B錯誤；t＝0時刻，線圈中電流最大，穿過該閉合線圈的磁通量最小，線圈平面與中性面垂直，選項C錯誤；該交流電的瞬時表達式為i＝5cos2πft(A)＝5cos100πt(A)，選項D正確．答案：D6．(2013·福建高考)如圖，實驗室一臺手搖交流發(fā)電機，內(nèi)阻r＝Ω，外接R＝Ω的電阻．閉合開關(guān)S，當發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，則()A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動勢的有效值為10eq\r(2)VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中理想交流電流表的示數(shù)為A解析：由2πf＝10π可得該交變電流的頻率為f＝5Hz，選項A錯誤；該電動勢的最大值為10eq\r(2)V，有效值為10V，選項B錯誤；外接電阻R中電流I＝eq\f(E,R＋r)＝1A，電路中理想交流電流表的示數(shù)為A，外接電阻R所消耗的電功率為P＝I2R＝9W，選項C錯誤，選項D正確．答案：D二、雙項選擇題7.(2014·梅州質(zhì)檢)將阻值為4Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，該電源電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A．電路中交變電流的頻率為HzB．通過電阻的電流為eq\r(2)AC．電阻消耗的電功率為2WD．電阻兩端的電壓是4V解析：由圖可知，交流電周期T＝4×10－1s則頻率f＝eq\f(1,T)＝Hz，A對；由全電路歐姆定律得I＝eq\f(U,R總)＝eq\f(4,\r(2)×4)A＝eq\f(\r(2),2)A，B錯；P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))eq\s\up12(2)×4W＝2W，C對；電阻兩端電壓是有效值UR＝eq\f(4,\r(2))V＝2eq\r(2)V，D錯．答案：AC8．(2013·山東高考)圖甲是小型交流發(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，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象如圖乙所示，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50πrad/sC．s時線