交变电流-传感器教学课件.ppt

1、第第10章交变电流章交变电流 传感器传感器2014高考导航高考导航考纲展示考纲展示热点视角热点视角1.交变电流、交变电流交变电流、交变电流的图象的图象2.正弦交变电流的函数正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值表达式、峰值和有效值3.理想变压器理想变压器4.远距离输电远距离输电实验十一：传感器的简实验十一：传感器的简单使用单使用1.交变电流的四值计算以及变压器的原理交变电流的四值计算以及变压器的原理和应用，特别是交流电的图象是高考考查和应用，特别是交流电的图象是高考考查的热点的热点2.将本章知识与电磁感应等结合的力、电将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题可考查与本章知识有关的实际应综合题可

2、考查与本章知识有关的实际应用本章单独知识题型以选择题为主综用本章单独知识题型以选择题为主综合题以计算题为主合题以计算题为主3.传感器的一些简单应用和一些敏感元件传感器的一些简单应用和一些敏感元件的基本原理，在高考中出现的可能性有所的基本原理，在高考中出现的可能性有所增加本章知识与生产、生活联系紧密，增加本章知识与生产、生活联系紧密，理论联系实际的题目出现的可能性较大，理论联系实际的题目出现的可能性较大，如涉及民生的远距离输电问题如涉及民生的远距离输电问题.第第1讲交变电流的产生和描述讲交变电流的产生和描述本节目录本节目录基础再现对点自测基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠知能演练轻巧夺冠考点探究讲

3、练互动考点探究讲练互动技法提炼思维升华技法提炼思维升华要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录基础再现对点自测基础再现对点自测知识清单知识清单一、交变电流的产生和变化规律一、交变电流的产生和变化规律1交变电流：交变电流：大小和方向都随时间做大小和方向都随时间做_变化的电流变化的电流2正弦交流电正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕产生：在匀强磁场里，线圈绕_方向的轴匀方向的轴匀速转动速转动(2)中性面：中性面：定义：与磁场方向定义：与磁场方向_的平面的平面周期性周期性垂直于磁场垂直于磁场垂直垂直目录目录特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量_，磁，

4、磁通量的变化率为通量的变化率为_，感应电动势为，感应电动势为_线圈每经过中性线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次面一次，电流的方向就改变一次(3)变化规律变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)电动势电动势(e)：e_.电压电压(u)：u_.电流电流(i)：i_.(4)图象图象(如图如图)最大最大零零零零EmsintUmsintImsint目录目录最大值最大值相同相同热量热量目录目录特别提示：特别提示：通常所说交变电流、电压的数值，各种交流通常所说交变电流、电压的数值，各种交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电器设备所标的额定电压和额定电流的数值，一般

5、交流电表测量的数值，都是指有效值电表测量的数值，都是指有效值(除非有特殊说明除非有特殊说明)目录目录热身体验热身体验目录目录12.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动轴转动,线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势e随时间随时间t的变化图象如图所示的变化图象如图所示,下下列说法中正确的是列说法中正确的是()At1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当每当e转换方向时，

6、通过线圈的磁通量的绝对值都为最大转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大目录目录目录目录热身体验答案与解析热身体验答案与解析11.解析：选解析：选A.只有只有A图中电流方向不变，是直流电，图中电流方向不变，是直流电，故故A对；其他都是交变电流对；其他都是交变电流12.解析：选解析：选D.t1时刻线圈通过中性面，磁通量最大，时刻线圈通过中性面，磁通量最大，A错；错；t2时刻磁通量为零，时刻磁通量为零，B错；错；t3时刻电动势为零，磁通时刻电动势为零，磁通量变化率为零，量变化率为零，C错；错；e在通过中性面时改变方向，此时在通过中性面时改变方向，此时磁通量最大，故磁通量最大，故D正确正确目录目

7、录目录目录一、正弦式电流的变化规律一、正弦式电流的变化规律1正弦式电流的变化规律正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时线圈在中性面位置开始计时)要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录目录目录目录目录目录目录即时应用即时应用1在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则象如图乙所示，则()At0.005 s时线框的磁通量变化率为零时线框的磁通量变化率为零Bt0.01 s时线框平面与中性面重合时线框平面与中性面重合C电流方向每秒改变电流方

8、向每秒改变100次次D该交流电的瞬时表达式为该交流电的瞬时表达式为e311sin100t V目录目录解析：选解析：选B.线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比线框中感应电动势与磁通量的变化率成正比,而而t0.005 s时时e最大，磁通量变化率最大，故最大，磁通量变化率最大，故A错；错；t0.01 s时时e0，最大，故最大，故B正确；周期正确；周期T0.02 s，f50 Hz，电流方向每秒改变，电流方向每秒改变100次，次，C错误；错误；Em311 V，2f100 rad/s，初相为，初相为0，故表达式为，故表达式为e311sin100t V，D错误错误目录目录二、对交变电流二、对交变电流“四值

9、四值”的比较和理解的比较和理解1交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较物理量物理量物理含义物理含义重要关系重要关系适用情况及说明适用情况及说明瞬时值瞬时值交变电流某交变电流某一时刻的值一时刻的值eEmsint iImsint计算线圈某时刻的计算线圈某时刻的受力情况受力情况峰值峰值最大的瞬时最大的瞬时值值EmnBSImEm/(Rr)讨论电容器的击穿讨论电容器的击穿电压电压目录目录目录目录2.对交变电流有效值的理解对交变电流有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热电流通过电阻生热)进行定义的

10、，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热生热(或热功率或热功率)进行计算进行计算.注意注意“三同三同”:即即“相同电阻相同电阻”,“相同时间相同时间”内产生内产生“相同热量相同热量”计算时计算时“相同时间相同时间”要取要取周期的整数倍，一般取一个周期周期的整数倍，一般取一个周期目录目录即时应用即时应用2(2013泉州模拟泉州模拟)如图所示，图线如图所示，图线a是线圈在匀是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，调整线圈强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线转速后，所产生的正弦交

11、流电的图象如图线b所示以下关所示以下关于这两个正弦交流电的说法中正确的是于这两个正弦交流电的说法中正确的是()目录目录目录目录考点探究讲练互动考点探究讲练互动考点考点2交流电交流电“四值四值”的计算的计算 如图所示，如图所示，N50匝的矩形线圈匝的矩形线圈abcd，ab边长边长l120 cm，ad边长边长l225 cm，放在磁感应强度，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以轴以n3000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻的转速匀速转动，线圈电阻r1，外，外电路电阻电路电阻R9，t0时，线圈

12、平面与磁感线平行，时，线圈平面与磁感线平行，ab边边正转出纸外、正转出纸外、cd边转入纸里边转入纸里(1)在图中标出在图中标出t0时感应电流的方向；时感应电流的方向；(2)写出感应电动势的瞬时值表达式；写出感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做多少功？线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过从图示位置转过90的过程中流过的过程中流过电阻电阻R的电荷量是多少？的电荷量是多少？目录目录目录目录【答案答案】(1)adcba(2)e314cos100t V(3)98.6 J(4)0.1 C目录目录例例3目录目录【答案答案】C目录目录易错辨析易错辨析 弄不清交流电弄不清交流电“四值四值”的

13、区别而造成的的区别而造成的 错误错误【范例范例】一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0，现，现外接一只电阻为外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则的灯泡，如图乙所示，则()技法提炼思维升华技法提炼思维升华目录目录A电压表电压表V的示数为的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变电路中的电流方向每秒钟改变50次次C灯泡实际消耗的功率为灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J错因剖析错因剖

14、析错解错解1：不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选：不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选A.错解错解2：认为在一个周期内电流的方向改变：认为在一个周期内电流的方向改变1次次,则会错选则会错选B.目录目录【答案答案】D目录目录【真知灼见真知灼见】在解答有关交变电流问题时，除要注意电在解答有关交变电流问题时，除要注意电路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值路结构外，还要区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电和平均值，最大值是瞬时值中的最大量值，有效值是以电流的热效应来等效定义的，与电磁感应问题一样，求解与流的热效应来等效定义的，与

15、电磁感应问题一样，求解与电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过电能、电热相关问题时，一定要使用有效值，而求解通过导体截面的电荷量时，一定要用平均值导体截面的电荷量时，一定要用平均值.目录目录知能演练轻巧夺冠知能演练轻巧夺冠目录目录本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放目录目录第第2讲变压器远距离输电讲变压器远距离输电目录目录本节目录本节目录基础再现对点自测基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动考点探究讲练互动技法提炼思维升华技法提炼思维升华要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录基础再现对点自测基础再现对点自测知识清单知

16、识清单一、变压器原理一、变压器原理1构造和原理构造和原理(如图所示如图所示)(1)主要构造：由主要构造：由_、_和和_组成组成(2)工作原理：电磁感应的工作原理：电磁感应的_现象现象原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感目录目录降压降压升压升压I2R目录目录IR输电电压输电电压电阻电阻电阻率小电阻率小横截面积横截面积电流电流电压电压目录目录热身体验热身体验11.关于理想变压器的工作原理关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是以下说法正确的是()A通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量只有在一些特定的时刻才相等穿过原

17、、副线圈的磁通量只有在一些特定的时刻才相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈目录目录12.(2012高考海南卷高考海南卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数如图，理想变压器原、副线圈匝数比为比为201，两个标有，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表流表(可视为理想的可视为理想的)的示数分别是的示数分别是()A120 V,0.10 AB2

18、40 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A目录目录21.在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送的电流成反比输电线路上损失的电压与输送的电流成反比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比目录目录22.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降

19、在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有确的有()A升压变压器的输出电压增大升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率减少输电线上损耗的功率减少D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大目录目录热身体验答案与解析热身体验答案与解析目录目录目录目录一、理想变压器及其原、副线圈基本量的关系一、理想变压器及其原、

20、副线圈基本量的关系要点透析直击高考要点透析直击高考理想变压器理想变压器没有能量损失没有能量损失(铜损、铁损铜损、铁损)没有磁通量损失没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中磁通量全部集中在铁芯中)基本基本关系关系功率关系功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率电压关系电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关副线圈个数的多少无关电流关系电流关系只有一个副线圈，电流和匝数成反比只有一个副线圈，电流和匝数成反比多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确定电多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确

21、定电流关系流关系频率关系频率关系 原、副线圈中电流的频率相等原、副线圈中电流的频率相等制约制约关系关系电压电压副线圈电压副线圈电压U2由原线圈电压由原线圈电压U1和匝数比决定和匝数比决定功率功率原线圈的输入功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率由副线圈的输出功率P2决定决定电流电流原线圈电流原线圈电流I1由副线圈电流由副线圈电流I2和匝数比决定和匝数比决定目录目录解析：选解析：选D.由各量之间的制约关系可知由各量之间的制约关系可知D错错目录目录二、理想变压器动态分析问题二、理想变压器动态分析问题1匝数比不变的情况，如图甲所示：匝数比不变的情况，如图甲所示：目录目录2负载电阻不变的情况，如图

22、乙所示：负载电阻不变的情况，如图乙所示：目录目录目录目录即时应用即时应用2(2013泰州模拟泰州模拟)原、副线圈的匝数均可调节，原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有大，可以采取的措施有()A只增加原线圈的匝数只增加原线圈的匝数n1B只减少副线圈的匝数只减少副线圈的匝数n2C只减少负载电阻只减少负载电阻R的阻值的阻值D只增大负载电阻只增大负载电阻R的阻值的阻值目录目录三、关于远距离输电问题的分析三、关于远距离输电问题的分析1远距离输电的处理思路远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按对高

23、压输电问题，应按“发电机发电机升压变压器升压变压器远距离输电远距离输电线线降压变压器降压变压器用电器用电器”这样的顺序，或从这样的顺序，或从“用电器用电器”倒倒推到推到“发电机发电机”一步一步进行分析一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系远距离高压输电的几个基本关系(以图为例以图为例)：目录目录目录目录目录目录目录目录考点探究讲练互动考点探究讲练互动目录目录【答案答案】B目录目录考点考点2理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析 (2012高考福建卷高考福建卷)如图所示，理想变压器原线圈输如图所示，理想变压器原线圈输入电压入电压uUmsint，副线圈电路中，副线圈电路中R0为定值电阻，

24、为定值电阻，R是滑是滑动变阻器动变阻器V1和和V2是理想交流电压表，示数分别用是理想交流电压表，示数分别用U1和和U2表示；表示；A1和和A2是理想交流电流表是理想交流电流表,示数分别用示数分别用I1和和I2表示表示下列说法正确的是下列说法正确的是()AI1和和I2表示电流的瞬时值表示电流的瞬时值BU1和和U2表示电压的最大值表示电压的最大值C滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2不变、不变、I1变大变大D滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2变小、变小、I1变小变小目录目录【答案答案】C【规律总结规律总结】分析理想变压器的动态变化问题，关键是分析理想变压器的动态变化问题，关键

25、是抓住不变量，以不变量作为分析基础，然后根据欧姆定律抓住不变量，以不变量作为分析基础，然后根据欧姆定律分析电流、电压等各量的变化分析电流、电压等各量的变化目录目录考点考点3有关远距离输电的计算有关远距离输电的计算 某学校有一台应急备用发电机，内阻为某学校有一台应急备用发电机，内阻为r1，升，升压变压器的匝数比为压变压器的匝数比为14，降压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为输电线的总电阻为R4，全校，全校22个教室，每个教室用个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则盏，要求所有灯都正常发光，则(1)输电线上损耗的电功率多大？输

26、电线上损耗的电功率多大？(2)发电机的输出功率多大？发电机的输出功率多大？(3)发电机的电动势多大？发电机的电动势多大？例例3目录目录【思路点拨思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：【解析解析】(1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示传输过程，如图所示目录目录目录目录【答案答案】(1)144 W(2)5424 W(3)250 V目录目录目录目录易错辨析对输电线路中各量关系不明确造成错误易错辨析对输电线路中各量关系不明确造成错误技法提炼思维升华技法提炼思维升华目录目录错因剖析错因剖析错解错解1：不清楚输电电压

27、与损失电压的区别，而误选：不清楚输电电压与损失电压的区别，而误选A或或D.错解错解2：不清楚输电电流是由输出功率和输电电压决定的而：不清楚输电电流是由输出功率和输电电压决定的而误选误选B.目录目录【答案答案】C目录目录【真知灼见真知灼见】(1)在应用电学公式时，要注意公式中的每在应用电学公式时，要注意公式中的每一个量必须是同一段电路或同一个元件的量；一个量必须是同一段电路或同一个元件的量；(2)对远距离输电，要弄清各量之间的关系，常见错误都是对远距离输电，要弄清各量之间的关系，常见错误都是误认为导线上的电压降等于输电电压误认为导线上的电压降等于输电电压.解决的方法是：把升解决的方法是：把升压变压器看做电源，导线、降压变压器看做用电器，两者压变压器看做电源，导线、降压变压器看做用电器，两者串联接到升压变压器上串联接到升压变压器上.目录目录知能演练轻巧夺冠知能演练轻巧夺冠目录目录本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放