交变电流的产生和描述ppt.ppt

第十章 交变电流 传感器,2011高考导航,1.交变电流、交变电流的图象 2正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 3理想变压器 4远距离输电 实验十一：传感器的简单使用,2011高考导航,命题热点,1.交变电流的产生及描述，特别是有效值的计算 2变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查重点 3将变压器与电磁感应等综合考查 4常见传感器与实际问题及与其他知识的综合,第一节 交变电流的产生和描述,基础知识梳理,一、交变电流的产生和变化规律,图1011,1交变电流： 和 都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流(AC)方向变化为其主要特征,大小,方向,基础知识梳理,2正弦交变电流 (1)特点：随时间按正(余)弦规律变化的交变电流 (2)产生：如图1011所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴做匀速转动，线圈中就会产生正(余)弦交变电流,基础知识梳理,(3)中性面 定义：与磁场方向 的平面 特点 a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 b线圈转动一周， 次经过中性面，线圈每经过 一次，电流的方向就改变一次,垂直,最大,零,中性面,零,两,基础知识梳理,3正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势(e)：e . (2)电压(u)：u . (3)电流(i)：i .,Emsint,Umsint,Imsint,基础知识梳理,特别提示：(1)电流大小变化但是方向不变的仍然是直流电； (2)函数表达式eEmsint，只有从中性面开始计时才能成立，如果开始位置和中性面的夹角为，则瞬时值表达式为eEmsin(t),基础知识梳理,二、描述交变电流的物理量 1交变电流的周期和频率的关系：T . 2峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的 (2)有效值：让交流与恒定电流通过 的电阻，它们在相同时间内产生的 相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值,最大值,相同,热量,基础知识梳理,(3)正弦交变电流的有效值与峰值之间的关系：,基础知识梳理,特别提示：(1)只有正弦交变电流的最大值和有效值满足倍关系，其他交变电流无这种关系，且用电器铭牌上标出的值均为有效值(电容器除外) (2)通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电表测量的数值，都是指有效值(除非有特殊说明),课堂互动讲练,一、正弦式电流的变化规律 1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时),课堂互动讲练,课堂互动讲练,2.交变电流瞬时值表达式的书写基本思路 (1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EmnBS求出相应峰值 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式,课堂互动讲练,如：线圈从中性面开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为iImsint. 线圈从垂直中性面开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为iImcost.,课堂互动讲练,在交变电流的产生过程中，要特别注意两个特殊位置的不同特点 1线圈平面与中性面重合时，SB，最大，/t0，e0，i0，电流方向将发生改变 2线圈平面与中性面垂直时，SB，0，/t最大，e最大，i最大，电流方向不改变,特别提醒,课堂互动讲练,1如图1012所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线OO与磁感线垂直已知匀强磁场的磁感应强度B1 T，线圈所围面积S0.1 m2，转速12 r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( ),图1012,课堂互动讲练,Ae12sin120t(V) Be24sin120t(V) Ce0.04sin0.4t(V) De0.4cos2t(V) 解析：选C.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为 EmBSBS2n10.10.4(V)0.04(V),课堂互动讲练,初相：00 则感应电动势瞬时值表达式为 eEmsin(t0)0.04sin0.4t(V) 由此可知选项C是正确的,课堂互动讲练,二、对交变电流“四值”的比较和理解 1交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较,课堂互动讲练,课堂互动讲练,2.对交变电流有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期,课堂互动讲练,注意：在交流电路中，电压表、电流表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的是有效值,课堂互动讲练,1由感应电动势的最大值公式EmnBS得，Em仅由n、B、S、四个物理量所决定，与轴的具体位置和线圈的形状都无关,特别提醒,课堂互动讲练,2.某交变电压为u6sin(314t) V，则( ) 用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s 把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光,课堂互动讲练,把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁 耐压6 V的电容器不能直接接在此电源上 A B C D,课堂互动讲练,高频考点例析,一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共n匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO以如图1013所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.,题型一 正确应用交变电流的“四值”,例1,图1013,高频考点例析,(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向； (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60时的感应电动势多大？ (4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？ (5)从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过R的电荷量是多少？,高频考点例析,【解析】 (1)电流方向dcba(图略) (2)根据EBlv得EmnBSnBL2. (3)线圈平面与B成60时的瞬时感应电动势,高频考点例析,高频考点例析,高频考点例析,【规律总结】 (1)求线圈在匀强磁场中转动时产生的正弦交流电的电动势的最大值Em时，可用公式EmnBS求解，此时要注意别忘记线圈的匝数n.,高频考点例析,如图1014为一交变电流的it图象，该交变电流的有效值为多少？,题型二 交变电流有效值的计算,例2,图1014,高频考点例析,【思路点拨】 根据有效值的定义即可求出交变电流的有效值 【解析】 从题图看出交变