2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述学案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/25 3:18:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第1讲 交变电流的产生和描述

微知识1 交变电流、交变电流的图象 1.交变电流 (1)定义

大小和方向随时间做周期性变化的电流。 (2)图象

如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。

2.正弦交流电的产生和图象

(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。 (2)图象:如图甲、乙所示。

微知识2 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率

(1)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

(2)频率f:交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)。 11

(3)周期和频率的关系:T=或f=。

fT2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值 (1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。 (2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值。 (3)有效值

①定义:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同的时间内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。 ②正弦交流电有效值和峰值的关系:E=Em2,U=Um2,I=Im2。

(4)平均值:交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。

一、思维辨析(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。) 1.交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。(√) 2.线圈经过中性面位置时产生的感应电动势最大。(×)

3.我国使用的交流电周期是0.02 s,电流方向每秒钟改变100次。(√) 4.任何交变电流的最大值Im与有效值I之间的关系是Im=2I。(×) 5.交流电压表及电流表的读数均为峰值。(×) 二、对点微练

1.(交变电流的产生)如图甲所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示,设沿abcda方向为电流正方向,则下列说法正确的是( )

A.乙图中0~t1时间段对应甲图中①至②图的过程 B.乙图中t3时刻对应甲图中的③图

C.若乙图中t4等于0.02 s,则1 s内电流的方向改变50次 D.若乙图中t2等于0.02 s,则交流电的频率为50 Hz 答案 A

2.(交变电流的瞬时值表达式)如图所示,单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,其转动轴线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B=1 T,线圈所围面积S=0.1 m,转速12 r/min。若从中性面开始计时,则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )

2

A.e=12πsin120t(V) C.e=0.04πsin0.4πt(V)

B.e=24πsin120πt(V) D.e=0.4πcos2πt(V)

2πn=60

解析 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势的最大值为Em=BSω=BS·

2πn12

1×0.1×0.4π(V)=0.04π(V),角速度ω==2π×rad/s=0.4π rad/s,从中性

6060面开始,故其瞬时值表达式为e=0.04πsin0.4πt(V),C项正确。 答案 C

3.(交变电流的图象)小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示。此线圈与一个R=10 Ω的电阻构成闭合电路,电路中的其他电阻不计。下列说法正确的是( )

A.交变电流的周期为0.125 s B.交变电流的频率为8 Hz

C.交变电流的有效值为2 A D.交变电流的最大值为4 A

解析 由题图可直接获取的信息是:交变电流的周期是0.250 s,A项错;感应电动势的最大值为20 V,线圈中产生的交变电流为正弦式交变电流,从而可推出:交变电流的频率f11Em20== Hz=4 Hz,B项错;交变电流的最大值Im== A=2 A,D项错;交变电流T0.250R10的有效值I=答案 C

4.(交变电流的有效值)已知某电阻元件在正常工作时,通过它的电流按如图所示的规律变化。现与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交变电流挡),则多用电表的读数为( )

Im

2

22

A=2 A。所以正确选项为C。

A.42 A C.5 A

解析 多用电表的读数为有效值, 由IRT=?2

B.4 A D.52 A

?8?2T2T?R2+(32)R2得I=5 A。 ?2?

答案 C

见学生用书P170

微考点 1 交变电流的产生及变化规律

核|心|微|讲

1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时)