交變電流傳感器課件

交變電流傳感器課件第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六考綱點(diǎn)擊備考導(dǎo)讀1.交變電流、交變電流的圖象Ⅰ2.正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式，峰值和有效值Ⅰ3.理想變壓器Ⅰ4.遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用1.本章內(nèi)容實(shí)際上是電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的繼續(xù)及其規(guī)律的具體應(yīng)用，復(fù)習(xí)時(shí)既要注意本章知識(shí)所具有的特點(diǎn)(如周期性、最大值和有效值等)，還要時(shí)時(shí)注意本章知識(shí)與電磁感應(yīng)規(guī)律的聯(lián)系．2．近幾年高考對(duì)本章內(nèi)容的考查，既有對(duì)本章知識(shí)的單獨(dú)考查，命題頻率較高的知識(shí)點(diǎn)有交變電流的變化規(guī)律，變壓器的電壓比、電流比及有關(guān)功率問題；也有把本章知識(shí)和力學(xué)等知識(shí)相聯(lián)系來綜合考查的問題，例如帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)問題.第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

第1節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述

第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六正弦式電流的變化規(guī)律1．正弦式交流電的變化規(guī)律(注意圖與圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系)第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六2．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本書寫思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，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．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.③線圈不是從以上兩位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，先通過三角函數(shù)變換到以上兩種形式，再寫出函數(shù)表達(dá)式．第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【點(diǎn)撥】線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要分析清楚切割磁感線的邊.點(diǎn)睛筆記交變電流的產(chǎn)生與線圈平面初始位置有關(guān)，因此書寫表達(dá)式時(shí)首先要看清初始位置.若線圈平面始終與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行，則不會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.答案：CD第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六1．一矩形線圈，繞垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示，下列說法中正確的是()A．t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零B．t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C．t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D．每當(dāng)e改變方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)值都最大解析：由圖可知，t1和t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零，線圈處于中性面位置，此位置磁通量最大，磁通量的變化率為零，電動(dòng)勢(shì)改變方向，故A、C錯(cuò)誤，D正確；t2時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)最大，磁通量為零，B錯(cuò)誤．答案：D第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六對(duì)交變電流的“四值”的理解和應(yīng)用第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)L＝10cm，匝數(shù)n＝100匝的正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，外電路電阻R＝4.0Ω，線圈內(nèi)阻r＝1.0Ω.(1)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值．(2)寫出線圈由圖中所示位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式．(3)求交流電壓表的示數(shù)．【點(diǎn)撥】由磁場(chǎng)情況和線圈轉(zhuǎn)動(dòng)情況可以確定瞬時(shí)值表達(dá)式，電壓表和電流表的示數(shù)均為電路中電壓和電流的有效值．第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：(1)0.2s5πV(2)e＝3πcos10πt(3)2.83V第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六點(diǎn)睛筆記正確理解交變電流的“四值”是解題的關(guān)鍵，求電荷量時(shí)要用平均值，交流電路中電表顯示的為有效值，計(jì)算熱量、功率和電功一定要用有效值求解.2.(2011·廈門外國(guó)語學(xué)校高三月考)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖所示．下列說法中正確的是()A.此交流電的頻率為0.2HzB.此交流電動(dòng)勢(shì)的有效值為1VC.t＝0.1s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D.t＝0.1s時(shí)，通過線圈的磁通量最大第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

答案：D第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】D第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

第2節(jié)變壓器電能的輸送第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)互感器第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用思路第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：A點(diǎn)睛筆記變壓器的輸出功率決定輸入功率，且變壓器不會(huì)改變電流的周期和頻率.第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：BC第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六輸電線路問題分析1.遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，如圖所示．2.遠(yuǎn)距離高壓輸電的基本關(guān)系第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：(1)24000W(2)第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六點(diǎn)睛筆記由于遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電電流與升壓器副線圈電流、降壓器原線圈電流相等，因此，電流往往是解決輸電問題的突破口.2.(2010·福建卷)中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六答案：A第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六收音機(jī)的變壓器的原線圈有1210匝，接在U1＝220V的交流電源上，變壓器有兩個(gè)副線圈．副線圈Ⅱ的匝數(shù)為35匝，副線圈Ⅲ的匝數(shù)是1925匝．如果不計(jì)變壓器自身的能量損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí)，線圈Ⅱ的電流是0.3A時(shí)，原線圈的電流I1＝0.114A．求線圈Ⅲ中電流和輸出電壓．(電流的計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】0.0062A

350V第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單使用第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六實(shí)驗(yàn)器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺(tái)、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、溫度計(jì)等．實(shí)驗(yàn)步驟1．研究熱敏電阻的熱敏特性(1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻進(jìn)行絕緣處理，多用電表的選擇開關(guān)置于“×100”歐姆擋；(2)先用多用電表測(cè)出燒杯中沒有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄在下表中：第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六次數(shù)待測(cè)量溫度(℃) 電阻(Ω)(5)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，作出R-t圖線，分析熱敏電阻的特性．從而得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大．2．研究光敏電阻的光敏特性(1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器按圖所示電路連接好，其中多用電表置于“×1k”歐姆擋；第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)先測(cè)出小燈泡不發(fā)光時(shí)光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；(3)閉合電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表指針顯示電阻阻值的情況，并記錄在表中；(4)根據(jù)下表中數(shù)據(jù)，分析光敏電阻的特性光照強(qiáng)度無光照弱中強(qiáng)電阻(Ω)第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六由表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論：光敏電阻的阻值R隨光照強(qiáng)度變化而發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻變小，光照減弱電阻變大．注意事項(xiàng)1．熱敏電阻、燒杯和溫度計(jì)容易破損，實(shí)驗(yàn)中注意輕拿輕放．2．燒杯中加水改變溫度時(shí)，要等熱敏電阻溫度穩(wěn)定后再測(cè)量其阻值．3．光敏電阻、小燈泡的額定電壓比較小(6V)，實(shí)驗(yàn)中不要超過其額定電壓．誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自于溫度計(jì)和多用電表的讀數(shù).第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(1)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件．現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4～5Ω.熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、開關(guān)及導(dǎo)線若干．第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(b)第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2010·全國(guó)卷Ⅱ)如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內(nèi)：為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻很小；R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān).已知RT在95℃時(shí)阻值為150Ω，在20℃時(shí)的阻值約為550Ω.現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在95～20℃之間的多個(gè)溫度下RT的阻值.(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖．(2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空．①依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線．②調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得RT溫度為95℃.③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔?，以保證儀器安全．④閉合開關(guān).調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I0，并記錄________.⑤將RT的溫度降為T1(20℃＜T1＜95℃)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)________，記錄________________.⑥溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值RT1＝________.⑦逐步降低T1的數(shù)值，直至20℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟⑤⑥第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【解析】(1)由于本實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)可以用來測(cè)量或觀察的電流表，所以應(yīng)該用“替代法”的思維考慮用電流表觀察保證電路的電阻不變，因此將熱敏電阻、電阻箱和電流表串聯(lián)形成測(cè)量電路．而且熱敏電阻的95℃和20℃的阻值是已知的，所以熱敏電阻的初始溫度為95℃，則電流表數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持150Ω加電阻箱的初值之和不變，如果熱敏電阻的初始溫度為20℃，則電流表示數(shù)不變時(shí)電阻箱與熱敏電阻的串聯(lián)電路電阻保持550Ω加電阻箱的初值之和不變，則可以測(cè)量任意溫度下的電阻．電路圖如圖所示．第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】(1)見解析圖．(2)④電阻箱的讀數(shù)R2

⑤仍為I2電阻箱的讀數(shù)R1

⑥150Ω－R0－R1第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2009·寧夏卷)青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能.用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，作為簡(jiǎn)化模型可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大.利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉，黑天打開.電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示.1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接.當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50mA時(shí)，3、4接通.勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100mA.第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六(2)回答下列問題：①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200Ω，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍為________Ω.②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場(chǎng)合，為了安全往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?為此電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明.答：________________________________________________________________________.③任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子.答：________________________________________________________________________.【解析】(1)要使光敏電阻能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行控制，且有光照時(shí)路燈熄滅，光敏電阻應(yīng)與1、2串聯(lián)，3、4與路燈串聯(lián)；則電路圖如圖所示．第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【答案】見解析

第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六十、降維法一、方法簡(jiǎn)介降維法是將一個(gè)三維圖變成幾個(gè)二維圖，即應(yīng)選兩個(gè)合適的平面去觀察，當(dāng)遇到一個(gè)空間受力問題時(shí)，將物體受到的力分解到兩個(gè)不同平面上再求解．由于三維問題不好想像，選取適當(dāng)?shù)慕嵌?，可用降維法求解．這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是把不易觀察的空間物理量的關(guān)系在二維圖中表示出來，使我們很容易找到各物理量之間的關(guān)系，從而正確解決問題．二、典例分析第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【解析】物體在重力、推力、斜面的支持力和摩擦力四個(gè)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以受力平衡．但這四個(gè)力不在同一平面內(nèi)，不容易看出它們之間的關(guān)系．我們把這些力分解在兩個(gè)平面內(nèi)，就可以將空間問題