交變電流傳感器課件

交變電流傳感器課件第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六考綱點擊備考導讀1.交變電流、交變電流的圖象Ⅰ2.正弦交變電流的函數(shù)表達式，峰值和有效值Ⅰ3.理想變壓器Ⅰ4.遠距離輸電Ⅰ實驗十一：傳感器的簡單使用1.本章內(nèi)容實際上是電磁感應現(xiàn)象研究的繼續(xù)及其規(guī)律的具體應用，復習時既要注意本章知識所具有的特點(如周期性、最大值和有效值等)，還要時時注意本章知識與電磁感應規(guī)律的聯(lián)系．2．近幾年高考對本章內(nèi)容的考查，既有對本章知識的單獨考查，命題頻率較高的知識點有交變電流的變化規(guī)律，變壓器的電壓比、電流比及有關(guān)功率問題；也有把本章知識和力學等知識相聯(lián)系來綜合考查的問題，例如帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運動問題.第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述

第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六正弦式電流的變化規(guī)律1．正弦式交流電的變化規(guī)律(注意圖與圖的對應關(guān)系)第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六2．交變電流瞬時值表達式的基本書寫思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應峰值．(2)明確線圈的初始位置，找出對應的函數(shù)關(guān)系式．①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，則i-t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.②線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動，則i-t圖象為余弦函數(shù)圖象．函數(shù)式為i＝Imcosωt.③線圈不是從以上兩位置開始轉(zhuǎn)動，先通過三角函數(shù)變換到以上兩種形式，再寫出函數(shù)表達式．第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【點撥】線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生感應電動勢，要分析清楚切割磁感線的邊.點睛筆記交變電流的產(chǎn)生與線圈平面初始位置有關(guān)，因此書寫表達式時首先要看清初始位置.若線圈平面始終與磁感應強度方向平行，則不會有感應電動勢產(chǎn)生.答案：CD第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六1．一矩形線圈，繞垂直勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示，下列說法中正確的是()A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e改變方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都最大解析：由圖可知，t1和t3時刻電動勢為零，線圈處于中性面位置，此位置磁通量最大，磁通量的變化率為零，電動勢改變方向，故A、C錯誤，D正確；t2時刻電動勢最大，磁通量為零，B錯誤．答案：D第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六對交變電流的“四值”的理解和應用第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六如圖所示，一個邊長L＝10cm，匝數(shù)n＝100匝的正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速運動，磁感應強度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，外電路電阻R＝4.0Ω，線圈內(nèi)阻r＝1.0Ω.(1)求線圈轉(zhuǎn)動的周期和感應電動勢的最大值．(2)寫出線圈由圖中所示位置開始計時時，感應電動勢的瞬時值表達式．(3)求交流電壓表的示數(shù)．【點撥】由磁場情況和線圈轉(zhuǎn)動情況可以確定瞬時值表達式，電壓表和電流表的示數(shù)均為電路中電壓和電流的有效值．第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：(1)0.2s5πV(2)e＝3πcos10πt(3)2.83V第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六點睛筆記正確理解交變電流的“四值”是解題的關(guān)鍵，求電荷量時要用平均值，交流電路中電表顯示的為有效值，計算熱量、功率和電功一定要用有效值求解.2.(2011·廈門外國語學校高三月考)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的交流電動勢e隨時間t變化的情況如圖所示．下列說法中正確的是()A.此交流電的頻率為0.2HzB.此交流電動勢的有效值為1VC.t＝0.1s時，線圈平面與磁場方向平行D.t＝0.1s時，通過線圈的磁通量最大第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

答案：D第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】D第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

第2節(jié)變壓器電能的輸送第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)互感器第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六變壓器基本關(guān)系的應用思路第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項錯誤．答案：A點睛筆記變壓器的輸出功率決定輸入功率，且變壓器不會改變電流的周期和頻率.第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：BC第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六輸電線路問題分析1.遠距離輸電線路示意圖，如圖所示．2.遠距離高壓輸電的基本關(guān)系第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：(1)24000W(2)第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六點睛筆記由于遠距離輸電時，輸電電流與升壓器副線圈電流、降壓器原線圈電流相等，因此，電流往往是解決輸電問題的突破口.2.(2010·福建卷)中國已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：A第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六收音機的變壓器的原線圈有1210匝，接在U1＝220V的交流電源上，變壓器有兩個副線圈．副線圈Ⅱ的匝數(shù)為35匝，副線圈Ⅲ的匝數(shù)是1925匝．如果不計變壓器自身的能量損耗，當變壓器工作時，線圈Ⅱ的電流是0.3A時，原線圈的電流I1＝0.114A．求線圈Ⅲ中電流和輸出電壓．(電流的計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】0.0062A

350V第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

實驗十一傳感器的簡單使用第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導線、溫度計等．實驗步驟1．研究熱敏電阻的熱敏特性(1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻進行絕緣處理，多用電表的選擇開關(guān)置于“×100”歐姆擋；(2)先用多用電表測出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄在下表中：第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六次數(shù)待測量溫度(℃) 電阻(Ω)(5)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，作出R-t圖線，分析熱敏電阻的特性．從而得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大．2．研究光敏電阻的光敏特性(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動變阻器按圖所示電路連接好，其中多用電表置于“×1k”歐姆擋；第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)先測出小燈泡不發(fā)光時光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；(3)閉合電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表指針顯示電阻阻值的情況，并記錄在表中；(4)根據(jù)下表中數(shù)據(jù)，分析光敏電阻的特性光照強度無光照弱中強電阻(Ω)第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六由表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論：光敏電阻的阻值R隨光照強度變化而發(fā)生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大．注意事項1．熱敏電阻、燒杯和溫度計容易破損，實驗中注意輕拿輕放．2．燒杯中加水改變溫度時，要等熱敏電阻溫度穩(wěn)定后再測量其阻值．3．光敏電阻、小燈泡的額定電壓比較小(6V)，實驗中不要超過其額定電壓．誤差分析本實驗的誤差主要來自于溫度計和多用電表的讀數(shù).第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(1)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件．現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4～5Ω.熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～20Ω)、開關(guān)及導線若干．第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(b)第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2010·全國卷Ⅱ)如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)：為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動勢約為3V，內(nèi)阻很??；R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān).已知RT在95℃時阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測量在95～20℃之間的多個溫度下RT的阻值.(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖．(2)完成下列實驗步驟中的填空．①依照實驗原理電路圖連線．②調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT溫度為95℃.③將電阻箱調(diào)到適當?shù)某踔?，以保證儀器安全．④閉合開關(guān).調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄________.⑤將RT的溫度降為T1(20℃＜T1＜95℃)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)________，記錄________________.⑥溫度為T1時熱敏電阻的電阻值RT1＝________.⑦逐步降低T1的數(shù)值，直至20℃為止；在每一溫度下重復步驟⑤⑥第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【解析】(1)由于本實驗只有一個可以用來測量或觀察的電流表，所以應該用“替代法”的思維考慮用電流表觀察保證電路的電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測量電路．而且熱敏電阻的95℃和20℃的阻值是已知的，所以熱敏電阻的初始溫度為95℃，則電流表數(shù)不變時電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持150Ω加電阻箱的初值之和不變，如果熱敏電阻的初始溫度為20℃，則電流表示數(shù)不變時電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持550Ω加電阻箱的初值之和不變，則可以測量任意溫度下的電阻．電路圖如圖所示．第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】(1)見解析圖．(2)④電阻箱的讀數(shù)R2

⑤仍為I2電阻箱的讀數(shù)R1

⑥150Ω－R0－R1第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2009·寧夏卷)青島奧運會帆船賽場采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能.用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制.光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型可以近似認為，照射光較強(如白天)時電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大.利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，黑天打開.電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接.當勵磁線圈中電流大于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50mA時，3、4接通.勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA.第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)回答下列問題：①如果勵磁線圈的電阻為200Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護電阻R2的阻值范圍為________Ω.②在有些應用電磁開關(guān)的場合，為了安全往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?為此電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明.答：________________________________________________________________________.③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子.答：________________________________________________________________________.【解析】(1)要使光敏電阻能夠?qū)﹄娐愤M行控制，且有光照時路燈熄滅，光敏電阻應與1、2串聯(lián)，3、4與路燈串聯(lián)；則電路圖如圖所示．第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】見解析

第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六十、降維法一、方法簡介降維法是將一個三維圖變成幾個二維圖，即應選兩個合適的平面去觀察，當遇到一個空間受力問題時，將物體受到的力分解到兩個不同平面上再求解．由于三維問題不好想像，選取適當?shù)慕嵌龋捎媒稻S法求解．這樣處理的優(yōu)點是把不易觀察的空間物理量的關(guān)系在二維圖中表示出來，使我們很容易找到各物理量之間的關(guān)系，從而正確解決問題．二、典例分析第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【解析】物體在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四個力的作用下做勻速直線運動，所以受力平衡．但這四個力不在同一平面內(nèi)，不容易看出它們之間的關(guān)系．我們把這些力分解在兩個平面內(nèi)，就可以將空間問題