交变电流传感器课件

交变电流传感器课件第一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六考纲点击备考导读1.交变电流、交变电流的图象Ⅰ2.正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值Ⅰ3.理想变压器Ⅰ4.远距离输电Ⅰ实验十一：传感器的简单使用1.本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续及其规律的具体应用，复习时既要注意本章知识所具有的特点(如周期性、最大值和有效值等)，还要时时注意本章知识与电磁感应规律的联系．2．近几年高考对本章内容的考查，既有对本章知识的单独考查，命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律，变压器的电压比、电流比及有关功率问题；也有把本章知识和力学等知识相联系来综合考查的问题，例如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题.第二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六

第1节交变电流的产生和描述

第三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六正弦式电流的变化规律1．正弦式交流电的变化规律(注意图与图的对应关系)第七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六2．交变电流瞬时值表达式的基本书写思路(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象或由公式Em＝nBSω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．①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i＝Imsinωt.②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i＝Imcosωt.③线圈不是从以上两位置开始转动，先通过三角函数变换到以上两种形式，再写出函数表达式．第八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【点拨】线圈绕转轴转动，产生感应电动势，要分析清楚切割磁感线的边.点睛笔记交变电流的产生与线圈平面初始位置有关，因此书写表达式时首先要看清初始位置.若线圈平面始终与磁感应强度方向平行，则不会有感应电动势产生.答案：CD第十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六1．一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都最大解析：由图可知，t1和t3时刻电动势为零，线圈处于中性面位置，此位置磁通量最大，磁通量的变化率为零，电动势改变方向，故A、C错误，D正确；t2时刻电动势最大，磁通量为零，B错误．答案：D第十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六对交变电流的“四值”的理解和应用第十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六如图所示，一个边长L＝10cm，匝数n＝100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速运动，磁感应强度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，外电路电阻R＝4.0Ω，线圈内阻r＝1.0Ω.(1)求线圈转动的周期和感应电动势的最大值．(2)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时值表达式．(3)求交流电压表的示数．【点拨】由磁场情况和线圈转动情况可以确定瞬时值表达式，电压表和电流表的示数均为电路中电压和电流的有效值．第十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六答案：(1)0.2s5πV(2)e＝3πcos10πt(3)2.83V第十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六点睛笔记正确理解交变电流的“四值”是解题的关键，求电荷量时要用平均值，交流电路中电表显示的为有效值，计算热量、功率和电功一定要用有效值求解.2.(2011·厦门外国语学校高三月考)矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示．下列说法中正确的是()A.此交流电的频率为0.2HzB.此交流电动势的有效值为1VC.t＝0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.t＝0.1s时，通过线圈的磁通量最大第十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六

答案：D第十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【答案】D第二十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六

第2节变压器电能的输送第二十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(2)互感器第二十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第二十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六变压器基本关系的应用思路第二十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D项错误．答案：A点睛笔记变压器的输出功率决定输入功率，且变压器不会改变电流的周期和频率.第三十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六答案：BC第三十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六输电线路问题分析1.远距离输电线路示意图，如图所示．2.远距离高压输电的基本关系第三十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第三十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第四十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第四十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六答案：(1)24000W(2)第四十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六点睛笔记由于远距离输电时，输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等，因此，电流往往是解决输电问题的突破口.2.(2010·福建卷)中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()第四十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六答案：A第四十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第四十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六收音机的变压器的原线圈有1210匝，接在U1＝220V的交流电源上，变压器有两个副线圈．副线圈Ⅱ的匝数为35匝，副线圈Ⅲ的匝数是1925匝．如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是0.3A时，原线圈的电流I1＝0.114A．求线圈Ⅲ中电流和输出电压．(电流的计算结果保留三位有效数字)第四十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【答案】0.0062A

350V第四十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六

实验十一传感器的简单使用第四十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线、温度计等．实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)按图所示连接好电路，将热敏电阻进行绝缘处理，多用电表的选择开关置于“×100”欧姆挡；(2)先用多用电表测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录在下表中：第四十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六次数待测量温度(℃) 电阻(Ω)(5)根据记录数据，作出R­t图线，分析热敏电阻的特性．从而得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好，其中多用电表置于“×1k”欧姆挡；第五十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)闭合电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表指针显示电阻阻值的情况，并记录在表中；(4)根据下表中数据，分析光敏电阻的特性光照强度无光照弱中强电阻(Ω)第五十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六由表中数据可得结论：光敏电阻的阻值R随光照强度变化而发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大．注意事项1．热敏电阻、烧杯和温度计容易破损，实验中注意轻拿轻放．2．烧杯中加水改变温度时，要等热敏电阻温度稳定后再测量其阻值．3．光敏电阻、小灯泡的额定电压比较小(6V)，实验中不要超过其额定电压．误差分析本实验的误差主要来自于温度计和多用电表的读数.第五十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(1)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0～20Ω)、开关及导线若干．第五十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(b)第五十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第五十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(2010·全国卷Ⅱ)如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内：为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S为开关.已知RT在95℃时阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95～20℃之间的多个温度下RT的阻值.(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空．①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得RT温度为95℃.③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．④闭合开关.调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________.⑤将RT的温度降为T1(20℃＜T1＜95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________.⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________.⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥第六十页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【解析】(1)由于本实验只有一个可以用来测量或观察的电流表，所以应该用“替代法”的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路．而且热敏电阻的95℃和20℃的阻值是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95℃，则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持150Ω加电阻箱的初值之和不变，如果热敏电阻的初始温度为20℃，则电流表示数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550Ω加电阻箱的初值之和不变，则可以测量任意温度下的电阻．电路图如图所示．第六十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【答案】(1)见解析图．(2)④电阻箱的读数R2

⑤仍为I2电阻箱的读数R1

⑥150Ω－R0－R1第六十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(2009·宁夏卷)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制.光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大.利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开.电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接.当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通.励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA.第六十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第六十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期六(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________V，保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通.为此电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明.答：________________________________________________________________________.③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子.答：________________________________________________________________________.【解析】(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联；则电路图如图所示．第六十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【答案】见解析

第六十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第六十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期六第六十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期六十、降维法一、方法简介降维法是将一个三维图变成几个二维图，即应选两个合适的平面去观察，当遇到一个空间受力问题时，将物体受到的力分解到两个不同平面上再求解．由于三维问题不好想像，选取适当的角度，可用降维法求解．这样处理的优点是把不易观察的空间物理量的关系在二维图中表示出来，使我们很容易找到各物理量之间的关系，从而正确解决问题．二、典例分析第六十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期六【解析】物体在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四个力的作用下做匀速直线运动，所以受力平衡．但这四个力不在同一平面内，不容易看出它们之间的关系．我们把这些力分解在两个平面内，就可以将空间问题