高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十一章交變電流傳感器第30講交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律課件.ppt

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,交變電流 傳感器,第十一章,,,,第30講 交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律,,,,,,欄目導(dǎo)航,,,,,,1．交變電流及其產(chǎn)生和圖象 (1)交變電流 ①定義：________和________都隨時間做周期性變化的電流． ②圖象：如圖甲、乙、丙、丁所示都屬于交變電流．其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫__________交變電流，如圖甲所示．,大小,方向,正弦式,,(2)正弦交變電流的產(chǎn)生和圖象 ①產(chǎn)生：在勻強磁場里，線圈繞______________方向的軸勻速轉(zhuǎn)動． ②圖象：用以描述交變電流隨時間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖象為正弦曲線．如圖甲、乙所示．,垂直于磁場,一次周期性,次數(shù),(2)正弦式交變電流的函數(shù)表達式(線圈在中性面位置開始計時) ①電動勢e隨時間變化的規(guī)律：e＝_________________.其中ω等于線圈轉(zhuǎn)動的__________，Em＝____________． ②負載兩端的電壓u隨時間變化的規(guī)律：u＝__________________． ③電流i隨時間變化的規(guī)律：i＝__________________．,Emsin ωt,角速度,nBSω,Umsin ωt,Imsin ωt,1．判斷正誤 (1)將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的一定是正弦交變電流．( ) (2)矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過中性面時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大．( ),×,√,×,(4)交流電表的測量值是交變電流的有效值．( ) (5)我國使用的交變電流周期是0.02 s，電流方向每秒改變100次．( ) (6)電路中保險絲的熔斷電流是指電流的最大值．( ) (7)電容器的耐壓值是指交變電流的最大電壓．( ),√,√,×,√,2．(多選)如圖所示為交流發(fā)電機示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上，導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．關(guān)于其工作原理，下列分析正確的是( ),A．在線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，穿過線圈的磁通量最大 B．在線圈平面轉(zhuǎn)到中性面的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最大 C．在線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，穿過線圈的磁通量最小 D．在線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直的瞬間，線圈中的感應(yīng)電流最小,AC,3．小型交流發(fā)電機的矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)．將發(fā)電機與一個標(biāo)有“6 V 6 W”的小燈泡連接形成閉合回路，不計電路的其他電阻．當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速為n＝5 r/s時，小燈泡恰好正常發(fā)光，則電路中電流的瞬時表達式為( ) A．i＝sin 5t A B．i＝sin 10πt A C．i＝1.41sin 5t A D．i＝1.41sin 10πt A,D,1．正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時),一 正弦交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律,解決交變電流圖象問題的三點注意 (1)只有當(dāng)線圈從中性面位置開始計時，電流的瞬時值表達式才是正弦形式，其變化規(guī)律與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)． (2)注意峰值公式Em＝nBSω中的S為有效面積． (3)在解決有關(guān)交變電流的圖象問題時，應(yīng)先把交變電流的圖象與線圈的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特殊解．,[例1]如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R＝10 Ω的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10 V．圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖象．則( ),C,,A．電阻R上的電功率為20 W B．t＝0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零 C．R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14.1cos 100πt V D．通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝14.1cos 50πt A,1．交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較,二 交變電流“四值”的理解及應(yīng)用,2. 對交變電流有效值的理解 (1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過電阻生熱)進行定義的，所以進行有效值計算時，要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進行計算． (2)注意“三同”：“相同電阻”，“相同時間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”． (3)計算時“相同時間”一般取一個周期．,,1．(多選)如圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢e＝BSωsinωt的圖是( ),AC,2．一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示．則( ) A．電壓表V的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,D,,3．(多選)一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢隨時間的變化如圖所示，則下面說法正確的是( ),BCD,A．t1和t2時刻通過線圈的磁通量為零 B．t1和t3時刻通過線圈的磁通量變化率為零 C．圖示中是從線圈平面與磁場方向平行時開始計時的 D．每當(dāng)感應(yīng)電動勢e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值最大,解析 由圖象可知，當(dāng)t＝0時，感應(yīng)電動勢有最大值，說明穿過線圈的磁通量變化率最大，即是從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，選項C正確；t1和t3時刻感應(yīng)電動勢為零，即線圈平面與磁場方向垂直(位于中性面)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，選項B正確，選項A錯誤；當(dāng)線圈通過中性面時，是感應(yīng)電動勢改變方向的時刻，選項D正確．,,AC,[例1](6分)(多選)在勻強磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示．已知矩形線圈的匝數(shù)N＝100，以角速度ω＝100π rad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，則( ) A．t＝0.005 s時線圈中磁通量的變化率為零 B．t＝0.01 s時線圈平面與中性面重合 C．穿過線圈的最大磁通量為0.01 Wb D．經(jīng)t＝1 s時間，交變電流方向改變100次,,[答題送檢]····································來自閱卷名師報告,[規(guī)范答題] [解析] t＝0.005 s時感應(yīng)電動勢最大，線圈的磁通量變化率也最大，選項A錯誤；t＝0.01 s時感應(yīng)電動勢為零，穿過線圈的磁通量最大，線框平面與中性面重合，選項B正確；感應(yīng)電動勢的最大值為314 V，由Em＝NΦmω可得Φm＝0.01 Wb，選項C正確；在每個周期T＝0.02 s時間內(nèi)，交變電流方向改變兩次，即在1 s時間內(nèi)可改變100次，故選項D正確． [答案] BCD,1．(2017·安徽合肥模擬)(多選)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲所示．產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．則下列說法正確的是( ),CD,,2．如圖甲所示，標(biāo)有“220 V 40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 μF 300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，V為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)．下列判斷正確的是( ),,B,B,