1、千里之行，始于足下，聞雞起舞，劍指清華！第十章 交流電 傳感器第1講交變電流的產生和描述班級： 姓名：高三物理學案使用時間： 年 月 日 編輯人：王喜宏【學習目標】1、交變電流、交變電流的圖象 類要求2、正弦交變電流的函數表達式、峰值和有效值 類要求【學習內容】一、交變電流的產生1、交變電流的產生：矩形線圈在勻強磁場中繞 軸勻速轉動時產生正弦交變電流。2、中性面： 當線圈處于中性面時，穿過線圈的磁通量 ，感應電流為 ，而當線圈垂直于中性面時，穿過線圈的磁通量為 ，感應電流 。3、線圈每轉動一周，電流方向改變 次，電流方向改變時，線圈處于 位置，我國日常生活中使用的交變電流一秒中電流方向改變 次

2、。二、交變電流的描述1、交變電流的瞬時值：如線圈在中性面位置時計時，瞬時電動勢e=_，瞬時電壓u=_，瞬時電流i=_；如線圈平行于磁場時計時，則瞬時電動勢 e=_；瞬時電壓u=_；瞬時電流i=_ _。2、正弦交流電最大值（峰值）Em= 3、交變電流的有效值：是根據電流的 規定的，在一個周期的時間內，交流電流i通過R產生的熱量與恒定電流I通過同一電阻R產生的熱量若相等，則I稱為i的有效值。對于正弦式交變電流其有效值與最大值得關系是：E= ，U= ,I= 。僅適用于正弦式交流電 不是對任何交流電都適用。4、平均值：它是指交流電圖象中圖線與橫軸所圍成的面積值跟時間的比值。其量值，可用法拉第電磁感應定

3、律來求，特殊地，當線圈從中性面轉過90的過程中，有，計算平均值切忌用算術平均法即求解。平均值不等于有效值。對于一個確定的交流電來說，其有效值是一定的。而平均值是由某段時間磁通量的變化量來決定，在不同的時間段里平均值是不相同的。5、通常說的額定電壓、額定電流、交流電表的讀數均是 值，而考慮一些電器元件（如電容器、晶體管等）的擊穿電壓，均指交流電的 值，但保險絲的熔斷電流指 值。在交流電中，有效值平均值，求解交流電電功率、熱量問題時，用 計算；求解交流電電量問題時，使用 計算。6、描述交流電變化快慢的物理量周期(T) 頻率(f) (寫出頻率f，線圈旋轉的角速度和轉速n的關系 。)三、電感、電容1、

4、電感和電容對交變電流的影響（1）電感對交變電流的阻礙作用：電感對交變電流的阻礙作用的大小用 表示。線圈的自感系數越 、交變電流的頻率越 ，電感對交變電流的阻礙作用就越 ，感抗也越大。（2）電容器對交變電流的阻礙作用：電容對交變電流的阻礙作用的大小用 表示。電容器的電容越 、交變電流的頻率越 ，電容器對交變電流的阻礙作用就越 ，容抗也越小。這些都表明交變電流能通過電容器。2、在交變電流路中，如果把電感的作用概括為“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。”則對電容的作用可概括為：“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”。3、電阻、電感器、電容器對對交變電流阻礙作用的區別與聯系電阻電感器電容器產生的原因定向移動

5、的自由電荷與不動的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用在電路中的特點對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流如交流有阻礙作用不能通直流，只能通方向變化的電流對直流的阻礙作用無限大，對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定 因素由導體本身（長短、粗細、材料）決定，與溫度有關由導體本身的自感系數和交流的頻率f決定由電容的大小和交流的頻率決定電能的轉化與做功電流通過電阻做功，電能轉化為內能電能和磁場能往復轉化電能與電場能往復轉化典型例題例1：一矩形線圈，繞垂直勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如

6、圖所示，下列說法中正確的是（ ）tt2t4Em0t1t3eA、t1時刻通過線圈的磁通量為零；B、t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；C、t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；D、每當e改變方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大t4 200.01-3 20.020.030.04i/A例2、如圖表示一交變電流的電流隨時間而變化的圖象，此交變電流的有效值（ ） A、 2 A B、5A C、2 A D、3.5A例3、如圖，矩形線圈面積為s，匝數為N，線圈電阻為r，在磁感強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為R。求：、寫出線圈在轉動中產生的電動勢的最大值表達式；、如果線圈從

7、圖示位置開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；、當線圈由圖示位置轉過900的過程中，電阻R上所產生的熱量；、當線圈由圖示位置轉過900的過程中，通過電阻R的電荷量。abcdOORB【達標檢測】1、交流發電機在工作時電動勢為e= Emsint ，若將發電機的轉速提高一倍，同時將電樞所圍面積減少一半，其它條件不變，則電動勢為（ ）A、e= Emsin（t/2） B、e= 2Emsin（t/2） C、e= Emsin2t D、e= Em/2sin2t2、一電熱器接在10v的電源上，產生的熱功率為P，把它改接到另一正弦交變電路中，要使產生的熱功率為原來的一半，如果忽略電阻值隨溫度的變化，則該交變電流的電壓

8、的最大值為等于（ ） A、5v B、14v C、7.1v D、10vcbadB甲t/S0mt1-mt4t2t3t5乙3、如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，線圈所圍面積的磁通量隨時間t變化的規律如圖乙所示，下列論述正確的是（ ）A、t1時刻線圈中感應電動勢最大；B、t2時刻導線ad的速度方向跟磁感線垂直；C、t3時刻線圈平面與中性面重合；D、t4 、t5時刻線圈中感應電流方向相同UVAL4、在如圖所示電路圖中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內阻為零，電壓表內阻無窮大，交流電源的電壓u=220 2 sin100t V，若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為1

9、00Hz，下列說法正確的是（ ） A、電流表示數增大 B、電壓表示數增大C、燈泡變暗 D、燈泡變亮UC5、如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發光，以下說法正確的是（ ） A、把電介質插入電容器，燈泡變亮；B、增大電容器兩板間的距離，燈泡變亮；t/s0.10.20.310-1000.4i/AC、減少電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗；D、使交變電流頻率減小，燈泡變暗tT/2TEm0-Eme6、如圖是一個交變電流的it圖象，根據這一圖象，它的有效值為 A。7、一個面積為S的矩形線圈在勻強磁場中以某一邊為軸做勻速轉動，磁場方向與軸垂直，線圈中感應電動勢e與時間t的關系如圖所示，則磁感應強度B= ，在

10、t=T/12時刻，線圈平面與磁感線的夾角等于 。8、一交流電壓的瞬時值表達式為U=15 sin100t ，將該交流電壓加在一電阻上，產生的電功率為25W，那么這個電阻的阻值 。9、有一交流電壓的變化規律為U=311 sin314t，若將輝光電壓是220V的氖管接上此交流電壓，則在1s內氖管發光的時間為多少？10、如圖所示，矩形線圈abcd在磁感應強度B=2T的勻強磁場中繞軸OO，以角速度=10rad/s勻速轉動，線圈共10匝，ab=cd=0.3m，bc=ad=0.6m，負載電阻R=45，線圈自身總電阻r=5，設線圈從中性面開始轉動，求：（1）線圈轉動過程中產生感應電動勢的最大值。（2）流過電阻

11、R電流的瞬時表達式。并求出t=1/12s時的電流值。（3）線圈轉過600過程中感應電動勢的大小。（4）用交流電壓表測電阻R兩端的電壓，示數是多少。（5）電阻R在1/20s內所發出的熱量。（6）1/20s內流過電阻R的電量。（7）每秒鐘電流方向改變的次數。第十章 交流電 傳感器第2講變壓器 電能輸送班級： 姓名：高三物理學案使用時間： 年 月 日 編輯人：王喜宏【學習目標】1、理想變壓器 類要求2、遠距離輸電 類要求【學習內容】一、變壓器1、變壓器的原理由于互感現象，使得穿過原副線圈的 相同。根據E= 得 ，原、副線圈產生感應電動勢E與匝數n成 。I1I2U1n1n2RU22、理想變壓器（無漏磁

12、和能量損失）、變壓規律： 、變流規律： 、功率關系： I1I2n1n2n3I3L1L23、變壓器有二個副線圈的情況、電壓與匝數間關系：、 、 、 、電流與匝數間關系： 、功率關系： 4、常見的兩種變壓器：（1）自耦變壓器：鐵芯上只有 線圈。（2）互感器：電壓互感器（副線圈的匝數比原線圈的匝數少），把 變成 ，測量高壓。電流互感器（副線圈的匝數比原線圈的匝數多），把 變成 ，測量大電流。5、理想變壓器各種物理量的決定關系（1）匝數比一定時，輸出電壓由輸入電壓決定；（2）輸入電流由輸出電流決定；（3）輸入功率由輸出功率決定二、電能的輸送1、電功率損失和電壓損失功率損失：遠距離輸送電能，由于輸電線上

13、的電流熱效應，電能轉化為熱能，出現功率損失，P= 。電壓損失：遠距離輸送電能，線路中電阻R上消耗部分電壓。U= 。2、減少功率損失和電壓損失的方法：、 、 3、高壓輸電網絡及各物理量間關系：、遠距離輸電線路圖：U1升壓變壓器降壓變壓器I1I2n1p1n2p2U2U3n3p3n4p4RU4RI3I4、常用分析公式：、輸電電流：I2= 、輸電導線損失的電功率： P損= 、輸電導線損失的電壓： U損= 典型例題例1、在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定，輸電線電阻一定時，則在輸電線上損耗的電功率（ ）A、和輸送電線上的電壓降的平方成反比； B、和輸送電流的平方成反比；C、和輸送電線上的電壓降的平方成

14、正比； D、和輸送電流平方成正比。例2、如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U1=3300v，副線圈的輸出電壓U2=220v，繞過鐵心的單匝導線的電壓表的示數為U0=2v，則：、原、副線圈的匝數各是多少？、當S斷開時，A2的示數I2=5A，那么A1的示數是多少？、當S閉合時，A2的示數將如何變化？A1的示數如何變化？U2AVA2SU1例3、有條河流，流量Q=2 m3/s，落差h=5m，現利用其發電，若發電機總效率為50%，輸出電壓為240v，輸電線總電阻為R=30，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用戶的需求，則該輸電線路的使用的理想升壓、降壓變壓器的匝數比各是多少？能使多少盞“220v

15、，100w”的電燈正常發光？（g取10m/s2）【達標檢測】RI1MU1n1n2NL1L2S1、如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同燈泡L1、L2，輸電線上的等效電阻為R，開始時，開關S斷開，當S接通時，以下說法中正確的是（ ）A、副線圈兩端M、N的輸出電壓減少B、副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大C、通過燈泡L1的電流減小。 D、兩線圈中的電流增大。U1n1n2Rabsp2、如圖所示為一理想變壓器的電路圖，圖中S為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器R的滑片，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則下列說法中正確的是（ ）A、若保持U1及P的位置不變，S由a合到b時，

16、I1將增大；B、若保持U1及P的位置不變，S由b合到a時，R消耗的功率將增大；C、若保持U1不變，S接在a處，使P向上滑時，I1將增大；U1n1n2n3R2R3D、若保持P的位置不變，S接在a處，使U1增大時，I1將增大。3、如圖所示，以知n1：n2=4：3 ，R2=100歐姆，變壓器沒有功率損耗。在原線圈加上交流電U1=40sin100t v則R2上的發熱功率是 W。若R3=25時發熱功率與R2相同，則流過原線圈的電流I1和流過R3的電流I3之比為 。4、發電廠發電機的輸出電壓為U1，發電廠到學校的輸電導線總電阻為R，通過導線的電流為I，學校得到的電壓為U2，則輸電線上損耗的功率可表示為（

17、）A、U12/ R B、（U1U2）2/ R C、I2R D、I（U1U2）Lab5、如圖所示，一理想變壓器的初、次級線圈的匝數比為3：1，次級接三個相同的燈泡，均能正常發光，今若在初級線圈接一相同的燈泡L后，三個燈泡仍正常發光，則（ ）A、燈L也能正常發光 B、燈L比另外三個等都暗C、燈L將會被燒壞； D、不能確定。6、將輸入電壓為220v，輸出電壓為6v的變壓器，改裝成輸出電壓為30v的變壓器，副線圈原來的匝數為30匝，原線圈的匝數不變，則副線圈應增加的匝數為（ ） U1n1n2n3L1L2A、 150匝 B、144匝 C、130匝 D、120匝7、如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數為100

18、0匝，兩個副線圈的匝數分別為n2=50匝、n3=100匝，L1是“6v、2w”的小燈泡，L2是“12v、4w”的小燈泡，當n1接上交流電壓時，L1、L2都正常發光，那么，原線圈中的電流為（ ）A、1/60 A B、1/30A C、1/20A D、1/40A8、某用電器要離供電電源L，線路上的電流為I，若要求線路上的電壓降不超過U，以知輸電導線的電阻率為，那么，該輸電導線的橫截面積最小值為（ ）A、L/U B、2LI/U C、U/LI D、2UI/L BU1n1n2RU2F9、如圖所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數比n1：n2=2：1，交流電源電壓U1=220v，F為熔斷電流I0=1.0A

19、的保險絲，負載為一可變電阻。（1）、當電阻R=100時，保險絲能否被熔斷？（2）、要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值最小值為多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？10、一臺發電機輸出的電功率為100kw，輸出電壓為250v，先欲向遠處輸電，若輸電線總電阻為8，要求輸電時輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，要向用戶輸送200v電壓，求：（1）、試畫出這次輸電線路的示意圖；（2）、輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原副線圈的匝數之比分別是多少？（3）、用戶得到的電功率是多少？第十章 交流電 傳感器第3講實驗:傳感器的簡單應用班級： 姓名：高三物理學案使用時間： 年 月 日 編輯人：王喜宏【學習

20、目標】掌握傳感器的工作原理和使用方法【學習內容】一、傳感器的概念傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。把非電學量轉換為電學量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。二、常用傳感器元器件工作原理1光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，導電性能差；隨著光照的增強，導電性變好。 光敏電阻能夠把光照強弱這個非電學量轉換為電阻這個電學量2熱敏電阻和金屬熱電阻：熱敏電阻分為負溫度系數和正溫度系數兩種類型，它們的電阻率分別隨溫度的升高而減小和增大。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用

21、金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學穩定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。 熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量。3霍爾元件：霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量。4應變式力傳感器：應變式力傳感器是由金屬梁和應變片組成的，應變片是一種敏感元件，彈簧鋼制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各貼一個應變片，在梁的自由端施加向下的力F，則梁發生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面的電阻變小，F越大，彎曲形變越大，應變片的電阻變化就越大，如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓變大，下面

22、應變片兩端的電壓變小，傳感器把這兩個電壓的差值輸出，力F越大，輸出的電壓差值也就越大。 應變片能夠把物體形變這個力學量轉換為電壓這個電學量。5雙金屬片：雙金屬片巧妙地利用了不同金屬熱膨脹的差異，把膨脹系數不同的兩種金屬片黏合在一起，常溫下是直的，當加熱時，由于兩種金屬的膨脹程度不同，雙金屬片就會向膨脹程度小的金屬片那一側彎曲。【達標檢測】1關于傳感器的下列說法正確的是( )A所有傳感器的材料都是由半導體材料做成的 B金屬材料也可以制成傳感器C傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的 D以上說法都不正確2如圖所示，動圈式話筒能夠將聲音轉變為微弱的電信號(交變電流)，產生的電信號一般都不是直接送給擴音機，而是經過一只變壓器之后再送給擴音機放大，變壓器的作用是減少電信號沿導線傳輸過程中的電能損失，關于話筒內的這只變壓器，下列說法中正確的是（ ）A一