2019年高考物理总复习 第十一章 交变电流 传感器 第1课时 交变电流的产生和描述课件 教科版.ppt

第十一章交变电流传感器 第1课时交变电流的产生和描述 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 正弦交变电流的产生1 线圈绕方向的轴匀速转动 垂直于磁场 2 两个特殊位置的特点 3 电流方向的改变 一个周期内线圈中电流的方向改变次 4 交变电动势的最大值Em 与转轴位置无关 与线圈形状无关 5 交变电动势随时间的变化规律 从中性面开始计时 1 表达式 e 2 图像 nBS Emsin t 两 2 频率f 交变电流在1s时间内完成的次数 单位是 时间 周期性变化 赫兹 Hz 2 交变电流的瞬时值 峰值 有效值和平均值 1 瞬时值 交变电流的值 是时间的函数 2 峰值 交变电流或电压所能达到的 3 有效值 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 相等 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流和电压的有效值 某一时刻 最大值 产生 的热量 自主检测 1 思考判断 1 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 2 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 电流方向发生改变 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 4 交流电压表和电流表测量的是峰值 5 交变电流的峰值总是有效值的倍 答案 1 2 3 4 5 2 2018 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 由图像可知 A 该交变电流的频率为100HzB 该交变电流的有效值为311VC 该交变电流的周期是2sD 该交变电流的瞬时值表达式为u 311sin100 t V D 3 2017 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的轴匀速转动 产生的交流电压瞬时值表达式为u 100cos100 t V 下列说法正确的是 A 当线圈平面与磁感线平行时 磁通量变化率最大B 该交变电流电压的频率为100HzC 穿过线圈的磁通量最大值是WbD 用理想电压表测量该电压 其示数约为141V A 核心探究分类探究 各个击破 考点一交变电流的产生及变化规律 1 正弦交变电流的变化规律 线圈在中性面位置开始计时 2 三点注意 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 就产生正弦交变电流 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 2 t图像与对应的e t图像是互余的 3 电流方向的改变 线圈通过中性面时 电流方向发生改变 一个周期内线圈两次通过中性面 因此电流的方向改变两次 典例1 2018 四川资阳模拟 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OO 匀速转动 产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图 乙 所示 若外接电阻的阻值R 9 线圈的电阻r 1 则下列说法正确的是 A 线圈转速为100 rad sB 0 01s末穿过线圈的磁通量最大C 通过线圈的最大电流为10AD 线圈产生的交变电流的表达式i 10sin25 t A C 方法技巧如何书写交变电流瞬时值的表达式 1 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 则为正弦函数 若从峰值面开始 则为余弦函数 2 弄清图像与瞬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 求角速度 然后就可以写出瞬时值的表达式 针对训练 2018 武汉模拟 如图所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴OO 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角为零时 图示位置 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方向为正 则下列四幅图中正确的是 D 解析 由楞次定律可知初始时刻电流方向为b到a 线圈从垂直于中性面开始旋转 故瞬时电流的表达式为i imcos t 故D正确 考点二交变电流有效值的求解 1 公式法 2 利用有效值的定义计算 非正弦式电流 计算时 相同时间 至少取一个周期或周期的整数倍 3 利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时 可利用能的转化和守恒来求有效值 典例2 2018 重庆校级模拟 三个相同的电阻 分别通过如图 甲 乙 丙 所示的交变电流 三个图中的I0和周期T都相同 下列说法中正确的是 A 在相同时间内三个电阻发热量相等B 在相同时间内 甲 乙 发热量相等 是 丙 发热量的2倍C 在相同时间内 甲 丙 发热量相等 是 乙 发热量的D 在相同时间内 乙 发热量最大 甲 次之 丙 的发热量最小 C 规律总结几种典型交变电流的有效值 针对训练 导学号58826231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1min的时间 两电阻消耗的电功之比W甲 W乙为 A 1 B 1 25C 1 3D 1 75 D 考点三交变电流 四值 的比较和应用 对交变电流 四值 的比较 典例3 如图所示 线圈abcd的面积是0 05m2 共100匝 线圈电阻为1 外接电阻R为9 匀强磁场的磁感应强度为B T 当线圈以300r min的转速匀速旋转时 求 1 若从线圈处于中性面开始计时 写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式 核心点拨 由磁场情况和线圈转动情况可确定瞬时值表达式 电压表和电流表的示数为电路中电压和电流的有效值 而电荷量的计算则需用该时间内的平均值 答案 1 e 50sin10 t V 2 线圈转过s时电动势的瞬时值多大 答案 2 43 3V 3 电路中 电压表和电流表的示数各是多少 答案 3 31 86V3 54A 4 从中性面开始计时 经s通过电阻R的电荷量为多少 反思总结交变电流 四值 的理解 1 交流电气铭牌上标示的是有效值 电表 电压表 电流表 测量的都是有效值 2 电容器 或二极管 所能承受的电压要高于交流电压的峰值 否则电容器 或二极管 就可能被击穿 3 交流电路中 欧姆定律 焦耳定律同样适用 功率 电热计算使用有效值 4 电荷量的计算用平均值 针对训练 导学号58826232 2018 辽宁辽阳模拟 如图所示 矩形线圈abcd与可变电容器C 理想电流表A组成闭合电路 线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动 转动的角速度 100 rad s 线圈的匝数N 100 边长ab 0 2m ad 0 4m 电阻不计 磁感应强度大小B T 电容器放电时间不计 下列说法正确的是 A 该线圈产生的交流电动势峰值为50VB 该线圈产生的交流电动势有效值为50VC 电容器的耐压值至少为50VD 电容器的电容C变大时 电流表的示数变小 B 演练提升真题体验 强化提升 1 交变电流的峰值和有效值 2015 四川卷 4 小型手摇发电机线圈共N匝 每匝可简化为矩形线圈abcd 磁极间的磁场视为匀强磁场 方向垂直于线圈中心轴OO 线圈绕OO 匀速转动 如图所示 矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0 不计线圈电阻 则发电机输出电压 D 2 交变电流的变化规律及有效值应用 2017 天津卷 6 多选 在匀强磁场中 一个100匝的闭合矩形金属线圈 绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动 穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化 设线圈总电阻为2 则 A t 0时 线圈平面平行于磁感线B t 1s时 线圈中的电流改变方向C t 1 5s时 线圈中的感应电动势最大D 一个周期内 线圈产生的热量为8 2J AD 3 交变电流的产生和变化规律 2016 全国 卷 21 多选 如图 M为半圆形导线框 圆心为OM N是圆心角为直角的扇形导线框 圆心为ON 两导线框在同一竖直面 纸面 内 两圆弧半径相等 过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 现使线框M N在t 0时从图示位置开始 分别绕垂直于纸面 且过OM和ON的轴 以相同的周期T逆时针匀速转动 则 A 两导线框中均会产生正弦交流电B 两导线框中感应电流的周期都等于TC 在t 时 两导线框中产生的感应电动势相等D 两导线框的电阻相等时 两导线框中感应电流的有效值也相等 BC