第十章 第1单元 交变电流的产生及描述.ppt

[典题例析] [例2]　一个10 Ω的电阻，它两端的电压u随时间t的变化规律如图10－1－10所示，则 (　　) 题型3 交变电流的有效值 图7 图8 反思总结 返回 第十章 交变电流 传感器 高考目标 复习指导 交变电流，交变电流的图象 Ⅰ 正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值 Ⅰ 理想变压器 Ⅰ 远距离输电 Ⅰ 实验十一：传感器的简单应用 1.从近三年的高考考点分布来看，高考对交变电流的考查多集中在变压器的原理、交变电流的有效值、交变电流的平均值以及远距离输电等知识的理解和应用上．其中针对变压器的原理及应用的题目出现的频率非常高. 2.题型：以选择题为主． 3.复习时应重点理解交流电的产生及描述，掌握变压器的电压比和电流比，了解变压器的电压、电流和功率的决定因素，熟悉远距离输电的流程图. 第一单元　交变电流的产生和描述 一．交变电流的产生和变化规律 1、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变电流． 2、正弦式交变电流的产生：将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流． A ①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零． ②线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次． 3、中性面 ⑴定义：与磁场方向垂直的平面． ⑵特点： B a c b d ⑵电动势e 随时间变化规律： e＝Emsinωt (Em=NBSω) 4、正弦式交变电流的变化规律和图象(线圈在中性面位置开始计时) ⑷电流i 随时间变化规律： i＝Imsinωt [Em/(R+r)] ⑶电压u 随时间变化规律： u＝Umsinωt [EmR/(R+r)] ⑴磁通量Φ随时间变化规律： Φ=Φmcosωt （Φm=BS) ⑶线圈从中性面开始计时，函数表达式e＝Emsin ωt，从垂直中性面开始计时，函数表达式e＝Emcos ωt. ⑷只要线圈在匀强磁场中绕线圈平面内垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、与转动轴处于线圈平面内哪个位置无关． ⑵线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零．磁通量的变化率最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。 ⑴线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，磁通量的变化率为零，e = 0，I = 0，电流方向将发生改变。 [思维启动] 设线圈从中性面起经时间t转过角度θ，则 θ＝ωt，此时两边ab、cd速度方向与磁感 线方向的夹角分别为ωt和(180 °－ωt)， 如图10－1－1所示，它们产生的感应电动 势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：图10－1－1 ①__________________。因为② v＝__________，代入上式中得 ③ e＝________________。 对纯电阻电路，设闭合电路总电阻为R，由欧姆定律得闭合回路的电流瞬时值④________________。 [应用升级] 1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图10－1－3甲所示，则下列说法正确的是 (　　) 图10－1－3 A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示 ⑵频率f：交变电流在单位时间(1 s)内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)． 二．描述交变电流的物理量 1、周期和频率 ⑴周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2π/ω. ⑶周期和频率的关系 T＝1/f或f＝1/T. 2、交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 ⑴瞬时值：交变电流某一瞬时的值，是时间的函数． ⑵峰值：交变电流所能达到的最大值． 当考虑某电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电压时，指最大电压。 ⑷平均值：线圈在转动过程中从一个位置到另一位置所产生的电动势的平均值，称为该过程的平均电动势。 ⑶有效值：让交变电流与恒定电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则这个恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值． 通常所说的交变电流的电压、电流以及交流电表的读数，保险丝的熔断电流，电器设备“铭牌”上所标的电压、电流值都是指有效值。求解交变电流的电热问题时，必须用有效值计算。 计算有关电荷量时只能用平均值。 正弦交变电流的有效值与峰值之间的关系 [思维启动] 如图10－1－4所示，间距为L的光 滑平行金属导轨，水平地放置在 竖直方向的磁