第十章交變電流傳感器課前自主學(xué)習(xí)課堂講練互動(dòng)課時(shí)作業(yè)隨堂鞏固訓(xùn)練考綱展示

內(nèi)容要求交變電流、交變電流的圖象Ⅰ正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式，峰值和有效值Ⅰ理想變壓器Ⅰ遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ傳感器及其工作原理Ⅱ傳感器的應(yīng)用Ⅰ傳感器應(yīng)用實(shí)例Ⅰ命題導(dǎo)向

本部分知識(shí)在以前試題均以選擇和填空題型出現(xiàn)，也出現(xiàn)過(guò)關(guān)于交流電的計(jì)算題．考查知識(shí)的方式既有對(duì)本部分知識(shí)內(nèi)容的單獨(dú)考查也有對(duì)本部分知識(shí)和電學(xué)的其他部分、力學(xué)等內(nèi)容相聯(lián)系的綜合性考查，特別是帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，在加強(qiáng)能力考查的高考中更會(huì)成為一個(gè)熱點(diǎn)．發(fā)電和電能的輸送是與實(shí)際緊密結(jié)合的內(nèi)容，有成為綜合試題重點(diǎn)考查的可能．還要引起注意的是：發(fā)電、輸電的內(nèi)容是物理與其他許多學(xué)科(如地理、化學(xué)等)知識(shí)間的交叉點(diǎn)，引起了強(qiáng)調(diào)考查綜合能力的人們的極大興趣．高考對(duì)傳感器的要求很低，僅在實(shí)驗(yàn)要求中有“傳感器的簡(jiǎn)單使用”一個(gè)考點(diǎn)．本部分出題的概率不大，若有考題出現(xiàn)，可能是傳感器與電路相聯(lián)系的問(wèn)題的簡(jiǎn)單考查．復(fù)習(xí)策略

交變電流的重點(diǎn)是：交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律、表征交變電流的物理量和變壓器原理．難點(diǎn)是交流電有效值的意義及變壓器原理．這一章所學(xué)的交流電的知識(shí)，是前面學(xué)過(guò)的電和磁的知識(shí)的發(fā)展和應(yīng)用，并與生產(chǎn)和生活有著密切的關(guān)系．與直流電相比，交流電有許多優(yōu)點(diǎn)，這是由交流電具有隨時(shí)間做周期性變化的特點(diǎn)而決定的．利用變壓器升、降電壓，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離送電，交流電動(dòng)機(jī)也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便等特點(diǎn)．交流電的特點(diǎn)是分析本章問(wèn)題的基礎(chǔ)，在復(fù)習(xí)過(guò)程中應(yīng)注意培養(yǎng)把物理知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際的能力．“理論聯(lián)系實(shí)際的能力”是高中物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一，在復(fù)習(xí)本章知識(shí)時(shí)，應(yīng)注意這方面能力的培養(yǎng)．知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義，通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道常見(jiàn)傳感器的工作原理．特別了解傳感元件：熱敏電阻、光敏電阻、金屬熱電阻的特點(diǎn)以及霍爾元件特點(diǎn)．對(duì)力傳感器、聲傳感器、光傳感器有一定的理解并能簡(jiǎn)單應(yīng)用．課時(shí)1交變電流的產(chǎn)生及描述

梳理知識(shí)突破難點(diǎn)課前自主學(xué)習(xí)——知識(shí)回顧——1．交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱交流(AC)電．2．正弦式交變電流(如圖1)(1)定義：按正弦規(guī)律變化的交變電流．(2)產(chǎn)生：將閉合矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．(3)中性面：與磁場(chǎng)方向垂直的平面．(4)正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))：——要點(diǎn)深化——1．線圈平面和中性面平行時(shí)有哪些特點(diǎn)？(1)線圈各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，即感應(yīng)電流等于零．(2)磁感線垂直于該時(shí)刻的線圈平面，所以磁通量最大，但磁通量的變化率為零．(3)交變電流的方向在中性面的兩側(cè)是相反的．(4)線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面，電流方向改變一次．2．線圈平面跟中性面垂直時(shí)，有哪些特點(diǎn)？(1)磁通量為零．(2)磁通量的變化率最大．(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均最大，電流方向不變．3．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫基本思路：(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值．(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．如：①線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i—t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.②線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i—t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt.——基礎(chǔ)自測(cè)——1．處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合(如圖2所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則下列圖中能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線是(

)答案：C2．如圖4所示，矩形線圈邊長(zhǎng)為ab＝20cm，bc＝10cm，匝數(shù)N＝100匝，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.01T．當(dāng)線圈以n＝50r/s的轉(zhuǎn)速?gòu)膱D示位置開始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：(1)線圈中交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)從線圈開始轉(zhuǎn)起動(dòng)，經(jīng)0.01s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值．解析：(1)線圈的角速度為ω＝2πn＝100πrad/s產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em＝NBωS＝NBω·ab·bc＝6.28V又剛開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈平面與中性面夾角為30°＝π/6故線圈中交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(ωt＋π/6)＝6.28sin(100πt＋π/6)V.(2)把t＝0.01s代入上式，可得此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值：e＝3.14V.答案：e＝6.28sin(100πt＋π/6)V

3.14V2．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值和平均值(1)瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)．(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達(dá)到的最大值．(3)有效值：讓交流與恒定電流通過(guò)相同的電阻，如果它們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值．——要點(diǎn)深化——1．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況峰值最大的瞬時(shí)值Em＝nBSωIm＝Em/(R＋r)討論電容器的擊穿電壓特別提醒

由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值公式Em＝nBSω得，Em僅由n、B、S、ω四個(gè)物理量所決定，與軸的具體位置和線圈的形狀都無(wú)關(guān)．2．對(duì)交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算．注意“三同”：即“相同電阻”上，“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”．答案：C師生互動(dòng)規(guī)律總結(jié)課堂講練互動(dòng)[例1]電阻R1、R2和交流電源按照下圖5甲所示方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖5乙所示．則(

)[答案]

B題后反思

根據(jù)圖象可以確定的物理量(1)電流最大值；(2)周期T和頻率f；(3)不同時(shí)刻交流電的瞬時(shí)值；(4)線圈處于中性面和最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；(5)任意時(shí)刻線圈的位置和磁場(chǎng)的夾角．變式1—1某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖6所示，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．交變電流的頻率為0.02HzB．交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝5cos50πt(A)C．在t＝0.01s時(shí)，穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量最大D．若發(fā)電機(jī)線圈電阻為0.4Ω，則其產(chǎn)生的熱功率為5W答案：D[答案]

B答案：D[例3]

(2010·唐山模擬)圖10所示為交流發(fā)電機(jī)示意圖，矩形線圈的匝數(shù)N＝50匝，每匝線圈的長(zhǎng)lab＝0.4m，lbc＝0.2m，矩形線圈所在處的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，線圈總電阻r＝1Ω，外接電阻R＝9Ω，線圈以n＝轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求：此交流發(fā)電機(jī)的輸出功率和電壓表、電流表的讀數(shù)．題后反思

部分電路和閉合電路的有關(guān)公式仍適用于正弦交流電路，應(yīng)用時(shí)仍要分清電源(如發(fā)電機(jī))和外電路、電動(dòng)勢(shì)和路端電壓等，而對(duì)交流電路特別要注意正確選用交流電的“四值”．一般常從圖象或瞬時(shí)值表達(dá)式入手，得出交流電的最大值、有效值，然后再按照電路知識(shí)解決相關(guān)問(wèn)題．答案：(1)e＝50sin(10πt)V

(2)43.3V

(3)3.54A

31.86V感悟真題檢驗(yàn)技能隨堂鞏固訓(xùn)練1．(2011·天津卷)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖12甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖12乙所示，則(

)A．t＝0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零B．t＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz答案：B2．如圖13所示，矩形線框置于豎直向下的磁場(chǎng)中，通過(guò)導(dǎo)線與靈敏電流表相連，線框在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中線框平面處于豎直面內(nèi)．下述說(shuō)法正確的是(

)A．因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流，所以電流表示數(shù)始終為零B．線框通過(guò)圖中位置瞬間，穿過(guò)線框的磁通量最大C．線框通過(guò)圖中位置瞬間，通過(guò)電流表的電流瞬時(shí)值最大D．若使線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大一倍，那么通過(guò)電流表電流的有效值也增大一倍答案：CD3．圖14是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(

)A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是220VD．表達(dá)式為u＝220sin100πt(V)答案：BC4．一只“220V

100W”的燈泡接