1、第1講交變電流的基本知識(shí)一、正弦交流電的變化規(guī)律正弦交變電流的產(chǎn)生：2正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流隨時(shí)間的變化規(guī)律可用下列各式表示：、.2tt角頻率，等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，且二一二2f=2n。T最大值（N為線圈匝數(shù)、S為線圈面積）。從中性面位置開始計(jì)時(shí)。平面線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈平面垂直于磁力線時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中感生電動(dòng)勢(shì)為零，這個(gè)位置叫中性面。線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感生電動(dòng)勢(shì)為零。線圈經(jīng)過中性面時(shí)，內(nèi)部電流方向要發(fā)生改變。交流電的變化規(guī)律及Em與線圈的形狀以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)的位置無關(guān)。3.正弦交變電流的圖像：正余弦函數(shù)二、表征交

2、變電流的物理量周期、頻率瞬時(shí)值：交流電的瞬時(shí)值反映的是不同時(shí)刻交流電的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，其關(guān)系如1中式.最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)最大，Em=NBS，瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系是有效值：交流電的有效值是根據(jù).電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.，即在同一時(shí)間內(nèi),跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值叫該交流電的有效值.正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系是：匚_Em|_Um|_ImE石，U一石，忑交流電的有效值用得很廣泛，交流電銘牌上標(biāo)明的額定電壓、額定電流是指有效值，不加特別說明時(shí)，交流電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)均指有效值.一平均值：交

3、流電的平均值其數(shù)值可用E=n計(jì)算。某段時(shí)間內(nèi)交流電的平均值一般不等于這段時(shí)間始、終時(shí)刻瞬時(shí)值的算術(shù)平均值。典型例題與基本方法00例1:是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的A. 周期是0.01SB.最大值是311VC.有效值是220VD.表達(dá)式為U=220sinIOOnt（V）例2:一個(gè)匝數(shù)為n、面積為S的矩形線圈，繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值與周期均可從圖中讀出。則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為，在0T時(shí)間內(nèi)，有_時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)的夾角為60°。例3:處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abed,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng),

4、磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合（如圖），線圈的ed邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)。若規(guī)定由方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流線是（abedaI隨時(shí)間t變化的圖例4:一電阻器當(dāng)兩端加上10V的直流電壓時(shí)，測(cè)得它的功率為P;當(dāng)兩端加上某一正弦交流電壓時(shí)，測(cè)得它的功率為P/2則該交流電壓的有效值為V最大值為V例5:關(guān)于有效值的計(jì)算（1）這兩個(gè)交變電流的有效值分別是多少？i/A（2產(chǎn)一個(gè)邊長(zhǎng)為6cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中阻為gd的有效®例6：如圖所示，邊長(zhǎng)為強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以00邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為3.轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，線圈電阻力R,求:線圈

5、從圖示位置轉(zhuǎn)過二的過程中產(chǎn)生的熱量Q22）隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示123川單匝正方形線圈在磁感,線框平面與磁場(chǎng)垂直，電，則線框中感應(yīng)電流線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過二的過程中通過線圈某截面的電量q.2第2講電容和電感對(duì)交流電的作用基本概念與基本規(guī)律一、電感和電容對(duì)交變電流的影響1、電感在電路中的作用可以簡(jiǎn)單概括為：圈）；“通低頻，阻咼頻”（咼頻扼流圈）2、電容在交變電流中的作用：交變電流可以電容在電路中的作用可以簡(jiǎn)單概括為：“通高頻，阻低頻”（旁路電容）.變壓器電能的輸送“通直流，阻交流”“通過”電容器“隔直流，通交流”（低頻扼流（隔直電容）或例1:如圖所示，當(dāng)交流電源的電壓為220V,頻率為50Hz

6、時(shí)，三只燈泡AB、C的亮度相同，若將交流電源的頻率改變?yōu)?00Hz時(shí),則（）AA燈比原來亮B.B燈比原來亮C.C燈亮度不變D.C燈比原來暗二、變壓器1典型變壓器的主要構(gòu)造是：原副線圍繞在同一閉合鐵芯上.2、工作原理：電磁感應(yīng)感應(yīng)，稱為互感.3、變壓器的作用：改變交流電電壓或電流.注意：變壓器不能.工作在直流電路中.4、理想變壓器的基本關(guān)系(1) 功率關(guān)系：(2) 電壓關(guān)系：(3) 電流關(guān)系：當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，5、理想變壓器各物理量變化的決定關(guān)系.(1) 輸入電壓U決定輸出電壓U2;1(2) 輸出電流Il決定輸入電流丨2；,(3) 輸出功率B決定輸入功率Pi。1例1:如圖所示，理想變壓器的原、

7、副線圈匝數(shù)之比為ni:n2=4:1.原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等.a,b端加一定交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比莊：Pb=，兩電阻兩端電壓之比UA：UB=_例2：甲、乙兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時(shí),甲乙甲乙測(cè)得c、d間與g、h間的電壓均為110V.若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為()A. 220V、220VB.220V、110VC.110V、110VD.220V、0例3:為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡

8、L1、L2,電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A，A,導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后(1) A1示數(shù)變，A與A示數(shù)的比值(2) V2示數(shù)變，V與V2示數(shù)的比值例4:如圖所示，為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動(dòng)編組起觸頭,U為加在原線圈兩端的電壓，11為原線圈中的電流強(qiáng)度，則下列說法錯(cuò)誤的是()A. 保持U及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，11將增大。B. 保持U及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，R消耗的功率將減小。C保持U不變，S合在a處，使P上滑，丨1將增大。D.保持P的位置不變，S合在a處，若U增大，丨1將增大。例5、如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1

9、100匝，副線圈匝數(shù)n2=220匝，交流電源的電壓u=22°.2sin10°二t(V)，電阻R=44Q,電壓表、電流表均為理想電表.則下列說法正確的是A. 交流電的頻率為50Hzks5uB. 電阻R上的功率為44WC. 電流表A2的示數(shù)約為2AD. 電壓表的示數(shù)為42V、遠(yuǎn)距離輸電1、遠(yuǎn)距離輸電要解決的關(guān)鍵問題：要減少輸電線上的電能的損耗，由P耗=12恐，具體辦法有:(1) 減少輸電導(dǎo)線的電阻，如采用電阻率低的材料；加大輸電線的橫截面積.(2) 通過提高輸電電壓，減小輸電電流.前一方法的作用十分有限，一般采用后一種辦法.由式F耗=I$R線和|可得：P耗R線UIU丿這表明，當(dāng)

10、輸送的電能一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損失的功率就減少到原來的，所以遠(yuǎn)距離輸電要采用高壓輸電例6: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、乙兩地原采用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P。在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)?、遠(yuǎn)距離輸電過程中輸電導(dǎo)線上有能量損失，在計(jì)算時(shí)一定要注意公式的正確和靈活使用.以下圖為例進(jìn)行說明，如下圖所示，若電站輸出的電功率為P,輸出電壓為U,用戶得到的功率為P',輸入用戶的電壓為U.電站A一用戶-例7:

11、在如圖多事的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有A.升壓變壓器的輸出電壓增大下列說法中正確的有A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大第3講傳感器一、傳感器及其工作原理1傳感器：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(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。2傳感器一般由敏感元

12、件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。常見的傳感器有：力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器3、常見傳感器元件：（1）光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。（2）金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。它能用把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而升高或降

13、低。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差（3）電容式位移傳感器能夠把物體的位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)拓展：分析下列二.迂打原理：L測(cè)定位分血屮.擁測(cè)定壓力的電容傳感器定片測(cè)定角度的電客傳感器傳感器的工作4、霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量如圖，霍爾元件是在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上，制作4個(gè)電極E、F、MN而成。若在EF間通入恒定的電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使MN間出現(xiàn)電壓UH。這個(gè)電壓叫霍爾電壓，其決定式為Uh二k蘭。式中d為薄片的d厚度，k為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)推導(dǎo)：二、傳感器的應(yīng)用實(shí)例電子秤電子秤1、力傳感器的應(yīng)用這個(gè)電學(xué)量，因而電子秤是力傳這個(gè)電學(xué)量，因而電子秤是力傳他能夠把物體物體的形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為感器的應(yīng)用.轉(zhuǎn)換成2、聲傳感器的應(yīng)用-話筒話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是把3、溫度傳感器的應(yīng)用-電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀4、光傳感器的應(yīng)用一一鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器例1、如圖所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻R的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻