交流电的产生和描述.doc

第十章 交变电流 传感器第一单元 交变电流的产生和描述【学习目标】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 【基础知识】1交变电流大小和方向都随时间做_变化的电流如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流其中按_规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示图12正弦交流电的产生和变化规律(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀速转动(2)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，_经过中性面线圈每经过_一次，电流的方向就改变一次(3)图象：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开始计时，其图象为_曲线如图1(a)所示二、描述交变电流的物理量1周期和频率(1)周期T：交变电流完成_变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)公式：T.(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的_，单位是赫兹(Hz)(3)周期和频率的关系：T_或f_.2交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一_的值，是时间的函数公式_(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_公式_(3)有效值：让交流与恒定电流分别通过_的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的_相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交流的_(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I_，U_，E_.(5)平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值. 公式_BL.【题型探究】例12012广东卷 某小型发电机产生的交变电动势为e50sin100t(V)，对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s【变式训练1】. 如图所示，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()Ae12sin120t(V) Be24sin120t(V)Ce0.04sin0.4t(V) De0.4cos2t(V)例2.（2010广东卷）图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的A.周期是0.01S B.最大值是311V C.有效值是220V D.表达式为U=220sin100t（V） 【变式训练2】电阻为1 的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示现把交流电加在电阻为9 的电热丝上，下列判断正确的是()A线圈转动的角速度100 rad/sB在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量最大C电热丝两端的电压U100 VD电热丝此时的发热功率P1 800 W例3. (2011年舟山模拟)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()A4 AB4 A C5 A D5 A【变式训练3】(2011年金华模拟)两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电两种交变电流的最大值相等，波形如图所示在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于()A31B12 C21 D43例4.一个电阻为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以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.(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时的感应电动势为多大？(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的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？【变式训练4】、如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝；线圈电阻为l ，外接电阻R=9，匀强磁场的磁感应强度为BT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)线圈转过s时电动势的瞬时值多大?(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少?(4)从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量为多少?【巩固强化】1.（2011天津理综T4）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示。产生的交变电动势的图象如图2所示，则A. =0.005s时线框的磁通量变化率为零B. =0.01s时线框平面与中性面重合C. 线框产生的交变电动势有效值为311VD. 线框产生的交变电动势频率为100HZ2.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法正确的是( ).t=0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻，的变化率最大C.t=0.02 s时刻，交流电动势达到最大D.该线圈产生的交流电动势的图象如图乙所示3.2012北京卷 一个小型电热器若接到输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 V C10 V D10 V4.(2011四川高考)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 .从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1 .那么( ).线圈消耗的电功率为4 WB.线圈中感应电流的有效值为2 C.任意时刻线圈中的感应电动势为D.任意时刻穿过线圈的磁通量为5.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为( )A. B.12C.13 D.166(2011年湖南长沙模拟)一个阻值为2 的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e10sin20tV，当该线圈与一阻值为8 的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是()At0时，线圈平面位于中性面Bt0时，穿过线圈的磁通量为0C电阻的热功率为16 WD用电压表测路端电压时读数为11.3 V7.（2011安徽高考T1