高三物理一轮复习 第10章 传感器 1 交变电流的产生及描述课件.ppt

第十章交变电流传感器 第一单元交变电流的产生及描述 知识点一交变电流的产生及变化规律线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交流电 对转轴方位有何要求 电动势的最大值 峰值 跟线圈角速度成正比 跟转轴的位置有关吗 跟线圈的面积成正比 跟线圈的形状有关吗 提示 转轴必须与磁场垂直 电动势的最大值与线圈转轴的位置和线圈的形状无关 填一填 1 交变电流 1 定义 和 都随时间做周期性变化的电流 2 图像 如图 a b c d 所示都属于交变电流 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流 如图 a 所示 大小 方向 2 正弦式电流的产生和图像 1 产生 在匀强磁场里 线圈绕 方向的轴匀速转动 2 图像 用以描述交流电随时间变化的规律 如果线圈从中性面位置时开始计时 其图像为正弦曲线 如图 a 所示 垂直于磁场 nbs sin t nbs 练一练 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流 下列说法中正确的是 a 线圈平面每经过中性面一次 感应电流的方向就改变一次 感应电动势的方向不变b 线圈每转动一周 感应电流的方向改变一次c 线圈平面每经过中性面一次 感应电动势和感应电流的方向都要改变一次d 线圈转动一周 感应电动势和感应电流的方向都改变一次 解析 依据交流电的变化规律可知 如果从中性面开始计时 有e emsin t和i imsin t 如果从垂直于中性面的位置开始计时 有e emcos t和i imcos t 可看出 线圈平面每经过中性面一次 感应电流的方向就改变一次 感应电动势的方向也改变一次 线圈每转动一周 感应电流的方向和感应电动势的方向都改变两次 故正确答案为c 答案 c 一次周期性 次数 热效应 热量 有效值 练一练 已知某电阻元件在正常工作时 通过它的电流按如图所示的规律变化 今与这个电阻元件串联一个多用电表 已调至交流电流挡 则多用电表的读数为 考向一正弦交变电流的变化规律1 正弦式电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 典例1如图甲所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴oo 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时 如图乙 为计时起点 并规定当电流自a流向b时 电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 解题引路 解答本题应注意以下三点 1 确定t 0时刻感应电流的方向 2 利用t 0时刻的速度确定感应电动势的大小 3 判定t 0时刻后短时间内电流的变化趋势 尝试解题 针对训练 1 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型 正方形线圈在水平匀强磁场中 绕垂直于磁感线的oo 轴匀速转动 今在发电机的输出端接一个电阻r和理想电压表 并让线圈每秒转25圈 读出电压表的示数为10v 已知r 10 线圈电阻忽略不计 下列说法正确的是 考向二对交流电 四值 的题解与应用1 交变电流的瞬时值 峰值 有效值 平均值的比较 2 对交变电流有效值的理解 1 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 上 相同时间 内产生 相同热量 计算时 相同时间 一般要取一个周期的时间 2 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 电流及电功率指的都是有效值 3 非正弦式交变电流的有效值 应按有效值的定义计算 温馨提示 书写交变电流表达式时 一定要分清是正弦函数还是余弦函数 针对训练 2 如图所示 矩形线圈面积为s 匝数为n 线圈总电阻为r 在磁感应强度为b的匀强磁场中绕oo 轴以角速度 匀速转动 外电路电阻为r 当线圈由图示位置转过60 的过程中 下列判断正确的是 典例3 2013 海南物理 通过一阻值r 100 的电阻交变电流如图所示 其周期为1s 电阻两端电压的有效值为 解题引路 有效值需要根据电流的热效应来计算 把一个周期内的电流按照大小分为几段 计算出一个周期内产生的总热量q 根据焦耳定律q i2rt 得出的i即为所求有效值 尝试解题 针对训练 3 如图甲所示 为一种调光台灯电路示意图 它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度 给该台灯接220v的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示 则此时交流电压表的示数为 2 2015 北京海淀期末 将定值电阻r1 10 r2 20 串联接在正弦交流电路中 通过电阻r2的电流i随时间t变化的情况如图所示 则 解析 通过r1的电流有效值是0 6a r1两端的电压有效值是6v 选项a错误b正确 通过r2的电流有效值是0 6a r2两端的电压有效值是12v 选项c d错误 答案 b 必纠错题 3 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 现外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 a 电压表 v的示数为220vb 电路中的电流方向每秒钟改变50次c 灯泡实际消耗的功率为484wd 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24 2j 错解 易错选a或b 错因分析 错解1不能正确区分电源电动势和路端电压 易错选a 错解2认为在一个周期内电流的方向改变1次 则会错选b 高考真题 4 2013 山东高考 图甲是小型交流发电机的示意图 两磁极n s间的磁场可视为水平方向的匀强磁场 为交流电流表 线圈绕垂直于磁场的水平轴oo 沿逆时针方向匀速转动 从图示位置开始计时 产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示 以下判断正确的是 a 电流表的示数为10ab 线圈转动的角速度为50 rad sc 0 01s时线圈平面与磁场方向平行d 0 02s时电阻r中电流的方向自右向左 5 2014 天津理综 如图甲所示 在匀强磁场中 一矩形金属线圈两