2020届高考物理总复习教科版课件:第11章 交变电流 传感器 第1课时 交变电流的产生和描述 .pdf
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1、第十一章 交变电流 传感器第十一章 交变电流 传感器 线圈中的电流、电压与电功线圈中的电流、电压与电功 率率, ,会分析变压器的动态变会分析变压器的动态变 化过程化过程; ;掌握应用变压器进掌握应用变压器进 行远距离输电问题行远距离输电问题. . 用用 第第1 1课时 交变电流的产生和描述课时 交变电流的产生和描述 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、正弦交变电流的产生一、正弦交变电流的产生 1.1.线圈绕线圈绕 方向的轴匀速转动方向的轴匀速转动. .垂直于磁场垂直于磁场 2.2.两个特殊位置的特点两个
2、特殊位置的特点 t 3.3.电流方向的改变电流方向的改变: :一个周期内线圈中电流的方向改变一个周期内线圈中电流的方向改变 次次. . 4.4.交变电动势的最大值交变电动势的最大值E Em m= = , ,与转轴位置无关与转轴位置无关, ,与线圈形状无关与线圈形状无关. . 5.5.交变电动势随时间的变化规律交变电动势随时间的变化规律( (从中性面开始计时从中性面开始计时) ) (1)(1)表达式表达式:e= :e= . . (2)(2)图像图像 nBSnBS E Em msin tsin t 两两 (2)(2)频率频率f:f:交变电流在交变电流在1 s1 s时间内完成时间内完成 的次数的次数
3、, ,单位是单位是 . . 时间时间 周期性变化周期性变化赫兹赫兹(Hz) (Hz) 2.2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)(1)瞬时值瞬时值: :交变电流交变电流 的值的值, ,是时间的函数是时间的函数. . (2)(2)峰值峰值: :交变电流或电压所能达到的交变电流或电压所能达到的 . . (3)(3)有效值有效值: :如果交流电与某一直流电通过同一电阻如果交流电与某一直流电通过同一电阻, ,在相同的时间内所在相同的时间内所 . . 相等相等, ,则这个直流电的电流和电压值则这个直流电的电流和电压值, ,就分别称为相应交流电的电就分别称
4、为相应交流电的电 流和电压的有效值流和电压的有效值. . 某一时刻某一时刻 最大值最大值 产生产生 的热量的热量 、 甲甲) )、( (丙丙) ) 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时, ,一定会产生正弦交变电流一定会产生正弦交变电流.(.( ) ) (2)(2)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时, ,线圈中的感应电动势为零线圈中的感应电动势为零, , 电流方向发生改变电流方向发生改变.(.( ) ) (3)(3)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值交流电
5、气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值.(.( ) ) (4)(4)交流电压表和电流表测量的是峰值交流电压表和电流表测量的是峰值.(.( ) ) (5)(5)交变电流的峰值总是有效值的交变电流的峰值总是有效值的 倍倍.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) 2 2.2.(2018(2018四川泸州模拟四川泸州模拟) )如图所示是我国居民日常生活所用交变电流的图像如图所示是我国居民日常生活所用交变电流的图像, , 由图像可知由图像可知( ( ) ) A.A.该交变电流的频率为该交变电流的频率为100 Hz100 Hz B.B.该交
6、变电流的有效值为该交变电流的有效值为311 V311 V C.C.该交变电流的周期是该交变电流的周期是2 s2 s D.D.该交变电流的瞬时值表达式为该交变电流的瞬时值表达式为u=311sin 100t(V)u=311sin 100t(V) D D 3.3.(2017(2017天津二模天津二模) )电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的轴匀速转动的轴匀速转动, ,产生的交流电压瞬时值表达式为产生的交流电压瞬时值表达式为u=100 cos 100t(V).u=100 cos 100t(V).下下 列说法正确的是列说法正确的是( ( )
7、 ) A.A.当线圈平面与磁感线平行时当线圈平面与磁感线平行时, ,磁通量变化率最大磁通量变化率最大 B.B.该交变电流电压的频率为该交变电流电压的频率为100 Hz100 Hz C.C.穿过线圈的磁通量最大值是穿过线圈的磁通量最大值是 WbWb D.D.用理想电压表测量该电压用理想电压表测量该电压, ,其示数约为其示数约为141 V141 V A A 2 2 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 交变电流的产生及变化规律考点一 交变电流的产生及变化规律 1.1.正弦交变电流的变化规律正弦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) ) 2.
8、2.三点注意三点注意 (1)(1)只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动, ,就产生正弦就产生正弦 交变电流交变电流, ,其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关. . (2)-t(2)-t图像与对应的图像与对应的e-te-t图像是互余的图像是互余的. . (3)(3)电流方向的改变电流方向的改变: :线圈通过中性面时线圈通过中性面时, ,电流方向发生改变电流方向发生改变, ,一个周期内一个周期内 线圈两次通过中性面线圈两次通过中性面, ,因此电流的方向改变两次因此电流
9、的方向改变两次. . 【典例典例1 1】 (2018(2018四川资阳模拟四川资阳模拟) )如图如图( (甲甲) )所示所示, ,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁感线的中心轴于磁感线的中心轴OOOO匀速转动匀速转动, ,产生的感应电动势产生的感应电动势e e随时间随时间t t的变化曲线如图的变化曲线如图 ( (乙乙) )所示所示. .若外接电阻的阻值若外接电阻的阻值R=9 ,R=9 ,线圈的电阻线圈的电阻r=1 ,r=1 ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) ) A.A.线圈转速为线圈转速为100 rad/s100 rad/s B.0.01 sB.0.01
10、 s末穿过线圈的磁通量最大末穿过线圈的磁通量最大 C.C.通过线圈的最大电流为通过线圈的最大电流为10 A10 A D.D.线圈产生的交变电流的表达式线圈产生的交变电流的表达式i=10sin 25t(A)i=10sin 25t(A) C C 方法技巧方法技巧 如何书写交变电流瞬时值的表达式如何书写交变电流瞬时值的表达式 (1)(1)一定要注意初始位置是中性面还是峰值面一定要注意初始位置是中性面还是峰值面. .若从中性面开始若从中性面开始, ,则为正弦函则为正弦函 数数; ;若从峰值面开始若从峰值面开始, ,则为余弦函数则为余弦函数. . (2)(2)弄清图像与瞬时值表达式之间的关系弄清图像与瞬
11、时值表达式之间的关系, ,由图像可以直接看出周期与峰值由图像可以直接看出周期与峰值, , 由由= = 求角速度求角速度, ,然后就可以写出瞬时值的表达式然后就可以写出瞬时值的表达式. . 2 T 【针对训练针对训练】 (2018(2018武汉模拟武汉模拟) )如图所示如图所示, ,一矩形线圈一矩形线圈abcdabcd放置在匀强磁场中放置在匀强磁场中, , 并绕过并绕过ab,cdab,cd中点的轴中点的轴OOOO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若以线圈平面与磁场 夹角为零时夹角为零时( (图示位置图示位置) )为计时起点为计时起点, ,并规定当电流自并规定当电
12、流自a a流向流向b b时电流方向为正时电流方向为正. . 则下列四幅图中正确的是则下列四幅图中正确的是( ( ) ) D D 解析解析: :由楞次定律可知初始时刻电流方向为由楞次定律可知初始时刻电流方向为b b到到a,a,线圈从垂直于中性面开始线圈从垂直于中性面开始 旋转旋转, ,故瞬时电流的表达式为故瞬时电流的表达式为i=-ii=-im mcos t,cos t,故故D D正确正确. . 考点二 交变电流有效值的求解考点二 交变电流有效值的求解 1.1.公式法公式法 2.2.利用有效值的定义计算利用有效值的定义计算( (非正弦式电流非正弦式电流) ) 计算时计算时“相同时间相同时间”至少取
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