交变电流传感器讲课.doc

教师： 学生： 学科： 物理 时间： 课 题（课型） 交变电流传感器 教 学 目 标或考 点 分 析： 描述交变电流的物理量和图像 正弦式交变电流的函数表达式 电感和电容对交变电流的影响 理想变压器、电能输送、传感器 教学重难点： 描述交变电流的物理量和图像 电感和电容对交变电流的影响 理想变压器、电能输送、传感器 教学方法： 知识梳理、例题讲解、归纳总结、巩固训练 知识点梳理 考点一：交变电流的产生及描述 交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电。如图（a)、（b）、（c）、(d)所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电，如图（a)所示。 正弦交流电的产生和变化规律 （1）产生：在匀强磁场里，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦交变电流。 （2）规律： a 、函数形式：若N匝面积为S的线圈以角速度w绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，磁感应强度为B，从中性面开始计时，其函数形式为,用表示电动势的最大值，则有。其中电流的大小为 b 、图像：用以描述交流电随时间变化的规律，如上面图（a）所示。 表征交流电的物理量 （1）瞬时值：交变电流某一时刻的值。 （2）最大值：即最大的瞬时值 （3）有效值：跟交流电的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦交流电，其有效值和最大值的关系为,,.对非正弦式交流电的有效值没有以上的关系。通常所说的交变电流、电压的数值是各种用电器铭牌上所标的额定电流、额定电压值，一般交变电流表、电压表测量的数值均为有效值。 （4）周期和频率：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。它们和角速度间的关系为 4、感抗和容抗 （1）电感对交变电流的阻碍作用：交变电流通过线圈时，由于电流时刻都在变化，所以自感现象不断发生，而自感电动势总是要阻碍电流的变化，这就是线圈的电感对交变电流的阻碍作用。 电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用越大，感抗就越大。所以电感具有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的作用。 （2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容器接通电源时，电源使导线中自由电荷向某一方向做定向移动，电容两极板在此过程中由于电荷积累而产生电势差，因而阻碍电荷的继续运动，这就是电容对交变电流的阻碍作用。 电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容器的电容越大，交流电的频率越高，充、放电进行的越快，容抗就越小。可见，电容器具有“隔直流、通交流，阻低频、通高频”的作用。 重点难点 正弦交流电的变化规律分析法 1、解析法 正弦交流电的电动势、电压和电流随时间变化的规律可用下列各式表示： 对以上三个关系式，应注意： 最大值（及、）与线圈的面积、磁场的磁感应强度及线圈转动的角速度有关，关系式为 正弦交流电的变化规律与线圈的几何形状无关，转动轴通常与磁感线垂直。 我们说线圈处于中性面位置，就是说线圈平面跟磁感线垂直，该时刻穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势为零，应为这时穿过线圈磁通量的变化率为零，线圈每经过一次中性面，交流电的电流方向就改变一次。 例1、某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有（ ） A最大值是V B.频率是100Hz C.有效值是V? D.周期是0.02s 图像分析法 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图所示，从图中我们可以找出正弦交变电流的最大值、周期T，也可以根据线圈在中性面时感应电动势e为零、感应电流i为零、线圈中的磁通量最大的特点，找出线圈旋转到中性面的时刻，即线圈中磁通量最大的时刻是0时刻、时刻和时刻。也可以根据线圈旋转至平行于磁感线时，感应电动势最大、线圈中感应电流最大和磁通量为零的特点，找出线圈平行于磁感线的时刻是t1时刻和t3时刻。 例2、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1所示。产生的交变电动势的图象如图2所示，则（ ） A．t?=0.005s时线框的磁通量变化率为零??????B．t?=0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311V???????D．线框产生的交变电动势频率为100HZ 二、对描述交变电流“四值”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 物理量 物理