最新物理高三一轮复习系列《一轮复习讲义》70第11章 第1讲交变电流的产生和描述.pptx
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1、第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点课时作业回扣基础知识 训练基础题目细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度过好双基关一、正弦式交变电流1.产生线圈绕方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时,SB,0,e0,i0,电流方向将 .(2)线圈平面与中性面垂直时,SB,0,e最大,i最大,电流方向 .垂直于磁场最大发生改变最大不改变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(中性面开始计时
2、)e .两nBSnBSsin t自自测测1(多选)关于中性面,下列说法正确的是A.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经中性面位置时,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大C.线圈每经过一次中性面,感应电流的方向就改变一次D.线圈每转动一周经过中性面一次,所以线圈每转动一周,感应电流的方向就改变一次二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期T:交变电流完成1次周期性变化所需要的 ,单位是秒(s).表达式为T (n为转速).(2)频率f:交变电流在1 s内完成 的次数,单位是 .(3)周期和频率的关系:2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和
3、平均值(1)瞬时值:交变电流 的值.(2)最大值:交变电流或电压所能达到的最大的值.时间周期性变化赫兹(Hz)某一时刻(3)有效值:让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻,如果在交流的一个周期内它们 相等,就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系(5)交变电流的平均值产生的热量自自测测2(2018安徽省安庆市二模)小型手摇发电机线圈共有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,磁感应强度大小为B,方向垂直于线圈中心轴OO,线圈绕OO匀速转动,如图1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,该发电
4、机外接负载电阻,则A.当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大B.线圈从中性面位置转过180过程中,线圈中磁通量的变化量为零C.线圈转动过程中电动势的有效值为 NE0D.线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0图1研透命题点1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)命题点一交变电流的产生及变化规律规律物理量函数表达式图象磁通量mcos tBScos t电动势eEmsin tnBSsin t电压uUmsin t sin t电流iImsin t sin t2.交变电流瞬时值表达式的书写(1)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式EmnBS求出相应峰值.(2)明确线圈的初始位置,找出
5、对应的函数关系式.如:线圈在中性面位置开始计时,则it图象为正弦函数图象,函数表达式为iImsin t.线圈在垂直于中性面的位置开始计时,则it图象为余弦函数图象,函数表达式为iImcos t.例例1(多选)(2016全国卷21)如图2,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t0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
6、 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图2变变式式1(多选)(2018河北省衡水金卷模拟一)如图3所示,线圈ABCD匝数n10,面积S0.4 m2,边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B T的匀强磁场,若线圈从图示位置开始绕AB边以10 rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是A.线圈产生的是正弦交流电B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 VC.线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 VD.线圈产生的感应电动势的有效值为40 V图3变变式式2(2018安徽省宣城市第二次调研)图4甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图
7、,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO(OO沿水平方向)匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电阻R10 连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电压表,示数是10 V.图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象.线圈内阻不计,则A.此交流发电机的电动势平均值为10 VB.t0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C.R两端的电压u随时间t变化的规律是u10cos(100t)VD.当ab边速度方向向上时,它所受安培力的方向也向上图41.交变电流有效值的规定交变电流、恒定电流I直分别通过同一电阻R,在交流的一个周期内产生的焦耳热分别为Q交、Q直,若Q交Q直,则交变电流的有效值
8、II直(直流有效值也可以这样算).2.对有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值;(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值;(3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值;(4)没有特别加以说明的,是指有效值;(5)“交流的最大值是有效值的 倍”仅适用于正(余)弦式交变电流.命题点二交流电有效值的求解3.计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电流的热效应,抓住“三同”:“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量.例例2(2018全国卷16)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产
9、生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图5所示.则Q方Q正等于图5变变式式3(2018福建省宁德市上学期期末)阻值为R的电炉丝通以大小为I的恒定电流时其电功率为P,当把它接在某正弦交流电源两端时其电功率也为P.则该交流电源电压的最大值为变变式式4(多选)(2017天津理综6)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6所示正弦规律变化.设线圈总电阻为 2,则A.t0时,线圈平面平行于磁感线B.t1 s时,线圈中的电流改变方向C.t1.5 s时,线圈中的感
10、应电动势最大D.一个周期内,线圈产生的热量为82 J图6例例3如图7所示电路,电阻R1与电阻R2串联接在交变电源上,且R1R210,正弦交流电的表达式为u20 sin 100t(V),R1和理想二极管D(正向电阻为零,反向电阻为无穷大)并联,则R2上的电功率为图7含二极管的交流电有效值的求解拓展点拓展点A.10 W B.15 W C.25 W D.30 W变变式式5在如图8甲所示的电路中,D为理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).R130,R260,R310.在MN间加上如图乙所示的交变电压时,R3两端理想电压表的读数大约是图8A.3 V B.3.5 V C.4 V D.5 V命题点三
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