204-第十章 交变电流 传感器及其应用.pptVIP

第十章 交变电流　 传感器及其应用 Ⅰ 远距离输电 Ⅰ 理想变压器 Ⅰ 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ 交变电流、交变电流的图像 交变电流 传感器的简单使用 实验与探究 高考考纲要求： 惠安三中：黄志洪 第一节：交变电流的产生及描述 一、交变电流 大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流． 二、正弦式交流电的产生和规律 １．产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动获得． 2．中性面：与磁场垂直的平面叫中性面． 特点：①线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零． ②线圈转动一周，二次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流方向改变一次． 3．规律：矩形线圈在匀强磁场中从中性面开始记时，匀速转动时，所产生的电流为正弦交流电。 ①正弦交流电的电动势、电压和电流随时间的变化规律： ②正弦交流电的图像： 4．说明： ①上式中 为最大值． ②以上各式均为t=0时，线圈在中性面位置．此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量随时间的变化规律为 【例1 】线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为 ，则下列说法中正确的是( ) A.t=0时，线圈平面位于中性面 B.t=0时，穿过线圈的磁通量为最大 C.t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大 D.t=0.4s时，e有最大值 【例2】如图所示，是某正弦交流电的电压图像：(1)根据图像求出电压的有效值U、角频率ω；(2)写出电压瞬时值的表达式，并求出t=1/30s时的电压瞬时值. AB 三、表征交流电的物理量 1．瞬时值：交变电流某一时刻的值，瞬时值是时间的函数，不同时刻，瞬时值不同． 2．最大值：即最大的瞬时值 3．有效值：即跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值． 对于正弦交流电，有效值和峰值的关系： 在没有特殊说明的前提下，所说的交流电动势、电压、电流都是指有效值．电表所测量的是有效值． 4．周期（T）和频率(f)：交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫周期；1s内完成周期性变化的次数叫频率，T、f、ω的关系： T＝1/f、f＝1/T、ω＝2πf (ω的国际单位为rad/s)． 5．平均值：感应电动势的平均值 ，感应电流的平均值 ，式中R是回路的总电阻． 四、有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬时值的计算： １．在研究电容器是否被击穿时，要用峰值（最大值） 2．在研究交变电流的功率、产生的热量和电表的示数时，只能用有效值(E,U,I)． 3．在求解某一时刻的受力情况时，只能用瞬时值(e.u,i)． 4．在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电荷量时，要用平均值． 【例3】发电机产生的正弦交变电流电动势的最大值为311V，线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100π (rad/s)． 1．从中性面开始计时，写出瞬时电动势的表达式； 2．此线圈与外电路组成闭合电路时，总电阻100 Ω，求t = 1/600 s时的电流； 3．求线圈中磁通量变化率的最大值． 解： 1．由正弦交流电的变化规律，当从中性面开始计时， e = 311sin(100πt) V 2．由闭合电路的欧姆定律，电流 ， 当t ＝1/600 s时，可得 3．由法拉第电磁感应定律， 可得线圈中磁通量变化率的最大值 【例4】正弦半波交流电的波形如图所示，求该交流电的有效值． 交流电有效值的意义是：在一个周期的时间内，交流电流 i 通过R产生的热量与恒定电流I 通过同一电阻R产生的热量若相等，则 I 的大小称为 i 的有效值． 解：由有效值的定义得， 【例5】如图所示，线圈的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为r = 1 Ω，外接电阻R = 9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B=1/πT，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求： （1）若从线圈中性面开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值表达式． （2）从中性面开始计时，线圈转过1/30 s时电动势瞬时值多大？ （3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？ （4）由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为多少？ e =50sin(10π·1/30) V =