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1、第十章交变电流传感器第十章交变电流传感器2015高考导航高考导航考纲展示考纲展示热点视角热点视角1.交变电流、交变电流的图交变电流、交变电流的图象象2.正弦交变电流的函数表达正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值式、峰值和有效值3.理想变压器理想变压器4.远距离输电远距离输电实验十一：传感器的简单使实验十一：传感器的简单使用用说明：说明：1.不要求讨论交变电不要求讨论交变电流的相位和相位差的问题流的相位和相位差的问题.2.只限于单相理想变压器只限于单相理想变压器.1.交变电流的四值计算以及变交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用是高考考查压器的原理和应用是高考考查的热点，题型以选择题为主的热
2、点，题型以选择题为主.2.传感器在生产和科技中的应传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可原理及应用在高考中出现的可能性有所增加能性有所增加.3.本章知识与生产、生活联系本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题的远距离输电问题.第一节交变电流的产生和描述第一节交变电流的产生和描述一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律1交变电流交变电流(1)定义：大小和方向随时间做定义：大小和方向随时间做_变化的电流变化的电流(2
3、)图象：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中图象：下图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流，其中甲属于甲属于_交流电交流电周期性周期性正弦式正弦式2正弦交流电正弦交流电(1)产产生生：在在匀匀强强磁磁场场里里，线线圈圈绕绕_方方向向的的轴轴匀匀速转动速转动(2)中性面：中性面：定义：与磁场方向定义：与磁场方向_的平面的平面特特点点：线线圈圈位位于于中中性性面面时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量_，磁磁通通量量的的变变化化率率为为_，感感应应电电动动势势为为_线线圈圈每每经经过过中中性性面一次，电流的方向就改变一次面一次，电流的方向就改变一次垂直于磁场垂直于磁场垂直垂直最大最大零零零零(3
4、)变化规律变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)电动势电动势(e)：e_电压电压(u)：u_电流电流(i)：i_(4)图象图象(如图如图)Emsin tUmsin tImsin t二、描述交变电流的物理量二、描述交变电流的物理量1交变电流的周期和频率的关系：交变电流的周期和频率的关系：T_2峰值和有效值峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的峰值：交变电流的峰值是它能达到的_(2)有有效效值值：让让交交流流与与恒恒定定电电流流分分别别通通过过大大小小_的的电电阻阻，如如果果在在交交流流的的一一个个周周期期内内它它们们产产生生的的_相相等等，则则这这个个恒恒定电流
5、定电流I、恒定电压、恒定电压U就是这个交变电流的有效值就是这个交变电流的有效值(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I_，U_，3平均值：平均值：E_BLv.最大值最大值相同相同热量热量特别提示特别提示：通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器：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，都是指有效值的数值，都是指有效值(除非有特殊说明除非有特殊说明)11.(单选单选)下图中不表示交变电流的是下图中不表示交变电流的是()A12.(单单选选)
6、关关于于线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中转转动动产产生生的的交交变变电电流流，下下列说法中正确的是列说法中正确的是()A线线圈圈平平面面每每经经过过中中性性面面一一次次，感感应应电电流流的的方方向向就就改改变变一一次次，感应电动势的方向不变，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线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C线线圈圈平平面面每每经经过过中中性性面面一一次次，感感应应电电动动势势和和感感应应电电流流的的方方向都改变一次向都改变一次D线线圈圈每每转转动动一一周周，感感应应电电动动势势和和感感应应电电流流的的方方向向都都改改变变一一次次CDC1正弦式交变电流的变化规律
7、正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)交变电流的变化规律交变电流的变化规律函数函数图象图象磁通量磁通量电动势电动势电压电压 电流电流 mcos tBScos teEmsin t nBSsin t特别提醒：特别提醒：t图象与对应的图象与对应的et图象是互余的图象是互余的 (单选单选)如图甲所示，一矩形线圈如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场放置在匀强磁场中，并绕过中，并绕过ab、cd中点的轴中点的轴OO以角速度以角速度逆时针匀速转动逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角若以线圈平面与磁场夹角45时时(如图乙如图乙)为计时起点，为计时起点，并规定当电流自
8、并规定当电流自a流向流向b时电流方向为正则下图所示的四幅时电流方向为正则下图所示的四幅图中正确的是图中正确的是()D思思路路点点拨拨确确定定感感应应电电流流的的变变化化图图象象,应应从从三三个个方方面面分分析析：(1)感感应应电电流流的的方方向向，(2)感感应应电电流流的的大大小小，(3)感感应应电电流流大大小小的的变化趋势变化趋势总结提升总结提升解决交变电流图象问题的三点注意解决交变电流图象问题的三点注意(1)只只有有当当线线圈圈从从中中性性面面位位置置开开始始计计时时，电电流流的的瞬瞬时时值值表表达达式式才才是是正正弦弦形形式式，其其变变化化规规律律与与线线圈圈的的形形状状及及转转动动轴轴
9、处处于于线线圈圈平面内的位置无关平面内的位置无关(2)注意峰值公式注意峰值公式EmnBS中的中的S为有效面积为有效面积(3)在在解解决决有有关关交交变变电电流流的的图图象象问问题题时时，应应先先把把交交变变电电流流的的图图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解1(单选单选)如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴线的中心轴OO匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感匀速转动，从图示位置开始计时，产生的感应电动势如图乙所示若线圈的转速变为原来的应电动势如图乙所示若线圈的转速变为原
10、来的2倍，而其他倍，而其他条件保持不变，从图示位置转过条件保持不变，从图示位置转过90开始计时，则能正确反映开始计时，则能正确反映线圈中产生的电动势线圈中产生的电动势e随时间随时间t的变化规律的图象是的变化规律的图象是()A2非正弦式交流电有效值的求解非正弦式交流电有效值的求解交交变变电电流流的的有有效效值值是是根根据据电电流流的的热热效效应应(电电流流通通过过电电阻阻生生热热)进进行行定定义义的的,所所以以进进行行有有效效值值计计算算时时,要要紧紧扣扣电电流流通通过过电电阻阻生生热热(或或热热功功率率)进进行行计计算算注注意意“三三同同”：即即“相相同同电电阻阻”，“相相同同时时间间”内内产
11、产生生“相相同同热热量量”计计算算时时“相相同同时时间间”要要取取周周期的整数倍，一般取一个周期期的整数倍，一般取一个周期交流电有效值的求解交流电有效值的求解 (单单选选)(2014沈沈阳阳质质检检)如如图图所所示示为为一一交交流流电电压压随随时时间间变变化化的的图图象象每每个个周周期期内内，前前三三分分之之一一周周期期电电压压按按正正弦弦规规律律变变化化，后后三三分分之之二二周周期期电电压压恒恒定定根根据据图图中中数数据据可可得得，此此交交流电压的有效值为流电压的有效值为()CC交变电流的交变电流的“四值四值”的比较的比较1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、
12、有效值和平均值的比较物理量物理量物理含义物理含义重要关系重要关系适用情况及说适用情况及说明明瞬时值瞬时值峰值峰值 交变电流某交变电流某一时刻的值一时刻的值eEmsin t iImsin t计算线圈某时计算线圈某时刻的受力情况刻的受力情况最大的瞬时最大的瞬时值值讨论电容器的讨论电容器的击穿电压击穿电压物理物理量量物理含义物理含义重要关系重要关系适用情况及说明适用情况及说明有效有效值值 平均平均值值 跟交变电流的跟交变电流的热效应等效的热效应等效的恒定电流的值恒定电流的值(1)计算与电流的热效计算与电流的热效应有关的量应有关的量(如电功、如电功、电功率、电热等电功率、电热等)(2)电气设备电气设备
13、“铭牌铭牌”上所标的一般是指有上所标的一般是指有效值效值(3)保险丝的熔断电流保险丝的熔断电流为有效值为有效值(4)交流电压表和电流交流电压表和电流表的读数为有效值表的读数为有效值交变电流图象交变电流图象中图线与时间中图线与时间轴所夹的面积轴所夹的面积与时间的比值与时间的比值计算通过电路计算通过电路截面的电荷量截面的电荷量课堂笔记课堂笔记BD弄不清交流电弄不清交流电“四值四值”的区别而造成错误的区别而造成错误B错错因因分分析析错错解解1：误误认认为为电电压压表表示示数数为为电电压压的的瞬瞬时时值值或或平平均值而错选均值而错选A、D.错解错解2：误认为电容器的耐压值为有效值而错选：误认为电容器的
14、耐压值为有效值而错选C.解解析析V的的示示数数应应是是电电压压的的有有效效值值220 V，故故A、D错错；电电压压的的有有效效值值恰恰等等于于电电灯灯的的额额定定电电压压，电电灯灯正正常常发发光光，B正正确确；电电压压的的峰峰值值220 V311 V，大大于于电电容容器器的的耐耐压压值值，故故有有可可能能被被击击穿，穿，C错错真真知知灼灼见见在在解解答答有有关关交交变变电电流流问问题题时时，除除要要注注意意电电路路结结构构外外，还还要要区区分分交交变变电电流流的的最最大大值值、瞬瞬时时值值、有有效效值值和和平平均均值值，最最大大值值是是瞬瞬时时值值中中的的最最大大量量值值，有有效效值值是是以以
15、电电流流的的热热效效应应来来等等效效定定义义的的，与与电电磁磁感感应应问问题题一一样样，求求解解与与电电能能、电电热热相相关关问问题题时时，一一定定要要使使用用有有效效值值，而而求求解解通通过过导导体体截截面面的的电电荷荷量量时，一定要用平均值时，一定要用平均值4(单单选选)一一台台小小型型发发电电机机产产生生的的电电动动势势随随时时间间变变化化的的正正弦弦规规律律图图象象如如图图甲甲所所示示已已知知发发电电机机线线圈圈内内阻阻为为5.0 ，现现外外接接一一只电阻为只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则的灯泡，如图乙所示，则()A电压表电压表V的示数为的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变电路中的电流方向每秒钟改变50次次C灯泡实际消耗的功率为灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 JD
