第十章第1單元交變電流的產(chǎn)生及描述

第十章

交變電流傳感器高考目標(biāo)復(fù)習(xí)指導(dǎo)交變電流，交變電流的圖象Ⅰ正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式，峰值和有效值

Ⅰ理想變壓器

Ⅰ遠(yuǎn)距離輸電

Ⅰ實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡單應(yīng)用1.從近三年的高考考點(diǎn)分布來看，高考對交變電流的考查多集中在變壓器的原理、交變電流的有效值、交變電流的平均值以及遠(yuǎn)距離輸電等知識的理解和應(yīng)用上．其中針對變壓器的原理及應(yīng)用的題目出現(xiàn)的頻率非常高.2.題型：以選擇題為主．3.復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)理解交流電的產(chǎn)生及描述，掌握變壓器的電壓比和電流比，了解變壓器的電壓、電流和功率的決定因素，熟悉遠(yuǎn)距離輸電的流程圖.第一單元交變電流的產(chǎn)生和描述一．交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律1、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流．2、正弦式交變電流的產(chǎn)生：將線圈置于勻強(qiáng)磁場中，并繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會產(chǎn)生正弦式交變電流．A①線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢為零．②線圈每經(jīng)過中性面一次，電流的方向就改變一次．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面，所以電流的方向改變兩次．3、中性面⑴定義：與磁場方向垂直的平面．⑵特點(diǎn)：Bacbd⑵電動(dòng)勢e

隨時(shí)間變化規(guī)律：

e＝Emsinωt(Em=NBSω)4、正弦式交變電流的變化規(guī)律和圖象(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))⑷電流i

隨時(shí)間變化規(guī)律：

i＝Imsinωt[Em/(R+r)]⑶電壓u

隨時(shí)間變化規(guī)律：

u＝Umsinωt[EmR/(R+r)]⑴磁通量Φ隨時(shí)間變化規(guī)律：

Φ=Φmcosωt（Φm=BS)⑶線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式e＝Emsinωt，從垂直中性面開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式e＝Emcosωt.⑷只要線圈在勻強(qiáng)磁場中繞線圈平面內(nèi)垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就產(chǎn)生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的形狀、與轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無關(guān)．⑵線圈平面與中性面垂直時(shí)，磁通量為零．磁通量的變化率最大，e

最大，i

最大，電流方向不改變。⑴線圈平面與中性面重合時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為零，e=0，I=0，電流方向?qū)l(fā)生改變。

[思維啟動(dòng)]設(shè)線圈從中性面起經(jīng)時(shí)間t轉(zhuǎn)過角度θ，則

θ＝ωt，此時(shí)兩邊ab、cd速度方向與磁感線方向的夾角分別為ωt和(180°－ωt)，如圖10－1－1所示，它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢同向相加，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為：圖10－1－1①__________________。因?yàn)棰趘＝__________，代入上式中得③

e＝________________。對純電阻電路，設(shè)閉合電路總電阻為R，由歐姆定律得閉合回路的電流瞬時(shí)值④________________。

[應(yīng)用升級]1．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖10－1－3甲所示，則下列說法正確的是 (

)圖10－1－3A．t＝0時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時(shí)刻，交流電動(dòng)勢達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢的圖像如圖乙所示⑵頻率f：交變電流在單位時(shí)間(1s)內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)．二．描述交變電流的物理量1、周期和頻率⑴周期T：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)．公式：T＝2π/ω.⑶周期和頻率的關(guān)系T＝1/f或f＝1/T.2、交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值⑴瞬時(shí)值：交變電流某一瞬時(shí)的值，是時(shí)間的函數(shù)．⑵峰值：交變電流所能達(dá)到的最大值．當(dāng)考慮某電學(xué)元件（電容器、晶體管等）的擊穿電壓時(shí)，指最大電壓。⑷平均值：線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中從一個(gè)位置到另一位置所產(chǎn)生的電動(dòng)勢的平均值，稱為該過程的平均電動(dòng)勢。⑶有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過阻值相等的電阻，如果它們在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流的數(shù)值規(guī)定為這個(gè)交變電流的有效值．

通常所說的交變電流的電壓、電流以及交流電表的讀數(shù)，保險(xiǎn)絲的熔斷電流，電器設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的電壓、電流值都是指有效值。求解交變電流的電熱問題時(shí)，必須用有效值計(jì)算。計(jì)算有關(guān)電荷量時(shí)只能用平均值。正弦交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系

[思維啟動(dòng)]如圖10－1－4所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌，水平地放置在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一端接阻值為R電阻。一圖10－1－4個(gè)電阻是R0，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放置在導(dǎo)軌上，在外力F作用下從t＝0的時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律為v＝vmaxsinωt。不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則：2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間呈正

弦函數(shù)關(guān)系，如圖10－1－5所

示。此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻。下列說法正確的是(

)圖3

圖4圖5方向成45°夾角,由E=2Blv⊥,可得E=2×Blv=Em,即此時(shí)電流是最大值的倍,由圖b還能觀察到,線圈在接下來45°的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,ad、bc兩邊的切割速度越來越小,所以感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)減小,感應(yīng)電流應(yīng)減小,綜合上述三點(diǎn)可知D項(xiàng)正確.答案

D方法提煉

解決此類問題要把線圈在勻強(qiáng)磁場中的具體位置與圖象上的時(shí)