交變電流傳感器課件第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六考綱點擊備考導讀1.交變電流、交變電流的圖象Ⅰ2.正弦交變電流的函數表達式，峰值和有效值Ⅰ3.理想變壓器Ⅰ4.遠距離輸電Ⅰ實驗十一：傳感器的簡單使用1.本章內容實際上是電磁感應現象研究的繼續及其規律的具體應用，復習時既要注意本章知識所具有的特點(如周期性、最大值和有效值等)，還要時時注意本章知識與電磁感應規律的聯系．2．近幾年高考對本章內容的考查，既有對本章知識的單獨考查，命題頻率較高的知識點有交變電流的變化規律，變壓器的電壓比、電流比及有關功率問題；也有把本章知識和力學等知識相聯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動問題.第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六

第1節交變電流的產生和描述

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律1．正弦式交流電的變化規律(注意圖與圖的對應關系)第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六2．交變電流瞬時值表達式的基本書寫思路(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據已知圖象或由公式Em＝nBSω求出相應峰值．(2)明確線圈的初始位置，找出對應的函數關系式．①線圈從中性面開始轉動，則i-t圖象為正弦函數圖象，函數式為i＝Imsinωt.②線圈從垂直中性面開始轉動，則i-t圖象為余弦函數圖象．函數式為i＝Imcosωt.③線圈不是從以上兩位置開始轉動，先通過三角函數變換到以上兩種形式，再寫出函數表達式．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【點撥】線圈繞轉軸轉動，產生感應電動勢，要分析清楚切割磁感線的邊.點睛筆記交變電流的產生與線圈平面初始位置有關，因此書寫表達式時首先要看清初始位置.若線圈平面始終與磁感應強度方向平行，則不會有感應電動勢產生.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的變化如圖所示，下列說法中正確的是()A．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最大解析：由圖可知，t1和t3時刻電動勢為零，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，電動勢改變方向，故A、C錯誤，D正確；t2時刻電動勢最大，磁通量為零，B錯誤．答案：D第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六對交變電流的“四值”的理解和應用第十二頁，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，一個邊長L＝10cm，匝數n＝100匝的正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速運動，磁感應強度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，外電路電阻R＝4.0Ω，線圈內阻r＝1.0Ω.(1)求線圈轉動的周期和感應電動勢的最大值．(2)寫出線圈由圖中所示位置開始計時時，感應電動勢的瞬時值表達式．(3)求交流電壓表的示數．【點撥】由磁場情況和線圈轉動情況可以確定瞬時值表達式，電壓表和電流表的示數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，星期六點睛筆記正確理解交變電流的“四值”是解題的關鍵，求電荷量時要用平均值，交流電路中電表顯示的為有效值，計算熱量、功率和電功一定要用有效值求解.2.(2011·廈門外國語學校高三月考)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產生的交流電動勢e隨時間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.此交流電動勢的有效值為1VC.t＝0.1s時，線圈平面與磁場方向平行D.t＝0.1s時，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系的應用思路第二十九頁，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項錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項錯誤．答案：A點睛筆記變壓器的輸出功率決定輸入功率，且變壓器不會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.遠距離輸電線路示意圖，如圖所示．2.遠距離高壓輸電的基本關系第三十七頁，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，星期六點睛筆記由于遠距離輸電時，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)中國已投產運行的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為()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，變壓器有兩個副線圈．副線圈Ⅱ的匝數為35匝，副線圈Ⅲ的匝數是1925匝．如果不計變壓器自身的能量損耗，當變壓器工作時，線圈Ⅱ的電流是0.3A時，原線圈的電流I1＝0.114A．求線圈Ⅲ中電流和輸出電壓．(電流的計算結果保留三位有效數字)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

實驗十一傳感器的簡單使用第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六實驗器材熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線、溫度計等．實驗步驟1．研究熱敏電阻的熱敏特性(1)按圖所示連接好電路，將熱敏電阻進行絕緣處理，多用電表的選擇開關置于“×100”歐姆擋；(2)先用多用電表測出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數；(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數和多用電表測量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測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，星期六次數待測量溫度(℃) 電阻(Ω)(5)根據記錄數據，作出R-t圖線，分析熱敏電阻的特性．從而得出結論：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)先測出小燈泡不發光時光敏電阻的阻值，并記錄數據；(3)閉合電源，讓小燈泡發光，調節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)根據下表中數據，分析光敏電阻的特性光照強度無光照弱中強電阻(Ω)第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六由表中數據可得結論：光敏電阻的阻值R隨光照強度變化而發生變化，光照增強電阻變小，光照減弱電阻變大．注意事項1．熱敏電阻、燒杯和溫度計容易破損，實驗中注意輕拿輕放．2．燒杯中加水改變溫度時，要等熱敏電阻溫度穩定后再測量其阻值．3．光敏電阻、小燈泡的額定電壓比較小(6V)，實驗中不要超過其額定電壓．誤差分析本實驗的誤差主要來自于溫度計和多用電表的讀數.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．已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4～5Ω.熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，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、內阻可忽略)、直流電流表(內阻約1Ω)、直流電壓表(內阻約5kΩ)、滑動變阻器(0～20Ω)、開關及導線若干．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·全國卷Ⅱ)如圖所示，一熱敏電阻RT放在控溫容器M內：為毫安表，量程6mA，內阻為數十歐姆；E為直流電源，電動勢約為3V，內阻很小；R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω；S為開關.已知RT在95℃時阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω.現要求在降溫過程中測量在95～20℃之間的多個溫度下RT的阻值.(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖．(2)完成下列實驗步驟中的填空．①依照實驗原理電路圖連線．②調節控溫容器M內的溫度，使得RT溫度為95℃.③將電阻箱調到適當的初值，以保證儀器安全．④閉合開關.調節電阻箱，記錄電流表的示數I0，并記錄________.⑤將RT的溫度降為T1(20℃＜T1＜95℃)；調節電阻箱，使得電流表的讀數________，記錄________________.⑥溫度為T1時熱敏電阻的電阻值RT1＝________.⑦逐步降低T1的數值，直至20℃為止；在每一溫度下重復步驟⑤⑥第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期六【解析】(1)由于本實驗只有一個可以用來測量或觀察的電流表，所以應該用“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形成測量電路．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℃，則電流表數不變時電阻箱與熱敏電阻的串聯電路電阻保持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℃，則電流表示數不變時電阻箱與熱敏電阻的串聯電路電阻保持550Ω加電阻箱的初值之和不變，則可以測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R2

⑤仍為I2電阻箱的讀數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)青島奧運會帆船賽場采用風力發電給蓄電池充電，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，實現自動控制.光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型可以近似認為，照射光較強(如白天)時電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大.利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關，可以實現路燈自動在白天關閉，黑天打開.電磁開關的內部結構如圖所示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接.當勵磁線圈中電流大于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50mA時，3、4接通.勵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如果勵磁線圈的電阻為200Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護電阻R2的阻值范圍為________Ω.②在有些應用電磁開關的場合，為了安全往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變為接通.為此電磁開關內部結構應如何改造？請結合本題中電磁開關內部結構圖說明.答：________________________________________________________________________.③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子.答：________________________________________________________________________.【解析】(1)要使光敏電阻能夠對電路進行控制，且有光照時路燈熄滅，光敏電阻應與1、2串聯，3、4與路燈串聯；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、方法簡介降維法是將一個三維圖變成幾個二維圖，即應選兩個合適的平面去觀察，當遇到一個空間受力問題時，將物體受到的力分解到兩個不同平面上再求解．由于三維問題不好想像，選取適當的角度，可用降維法求解．這樣處理的優點是把不易觀察的空間物理量的關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力的作用下做勻速直線運動，所以受力平衡．但這四個力不在同一平面內，不容易看出它們之間的關系．我們把這些力分解在兩個平面內，就可以將空間問題