第十二章交變電流傳感器課程標準命題熱點1.通過實驗，認識交變電流。能用公式和圖像描述正弦交變電流。2．通過實驗，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系。了解從變電站到用戶的輸電過程，知道遠距離輸電時用高電壓的道理。3．了解發電機和電動機工作過程中的能量轉化。認識電磁學在人類生活和社會發展中的作用。4．知道非電學量轉化成電學量的技術意義。5．通過實驗，了解常見傳感器的工作原理。會利用傳感器設計并制作簡單的自動控制裝置。6．列舉傳感器在生產生活中的應用。(1)交變電流的圖像、表達式及其“四值”的應用。(2)理想變壓器的基本原理及動態分析。(3)遠距離輸電問題。課程標準命題熱點備考策略復習時要重點關注：交變電流的產生過程，交變電流的圖像和交變電流的四值，理想變壓器電路中原、副線圈與各物理量之間的制約關系，理想變壓器的工作原理，遠距離輸電的特點。我國遠距離輸變電設備遠遠領先世界，與之相關的信息給予題應多訓練。現代技術與人工智能的發展，傳感器的應用越來越廣泛，與傳感器有關的信息題和實驗題應增加關注。變壓器的動態變化問題應作為本章復習的重點和難點。第1講交變電流的產生及描述知識梳理·雙基自測核心考點·重點突破名師講壇·素養提升2年高考·1年模擬知識梳理·雙基自測知識點1交變電流1．定義：大小和方向都隨時間做_______________的電流叫作交變電流。周期性變化2．圖像：如圖所示，圖_____________________所示電流都屬于交變電流，圖___所示電流屬于恒定電流。甲、乙、丙、丁戊知識點2正弦式交變電流的產生和變化規律1．產生：如圖所示，在勻強磁場里，線圈繞______磁場方向的軸勻速轉動時，可產生正弦式交變電流。注意：交變電流的種類有很多，但同時具備這三個條件才會產生正弦式交變電流：勻強磁場；線圈轉軸和磁場垂直；勻速轉動。垂直2.中性面及其特點(1)定義：與磁場方向______的平面。(2)特點：①線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量______，磁通量的變化率為___，感應電動勢為___。②線圈轉動一周，______經過中性面，線圈每經過中性面一次，電流的方向就改變一次。垂直最大零零2次3．圖像：用以描述交變電流隨時間變化的規律，如果線圈從中性面位置開始計時，其圖像為______曲線，如圖所示。正弦4．變化規律(線圈從中性面位置開始計時)(1)電動勢e隨時間變化的規律：e＝______________。(2)電壓u隨時間變化的規律：u＝_________________。(3)電流i隨時間變化的規律：i＝____________。其中ω是線圈轉動的_________，E

m＝__________。E

msinωtU

msinωtI

msinωt角速度nBSω知識點3描述交變電流的物理量1．周期和頻率(1)周期(T)：交變電流完成____________變化，即線圈________所

需要的時間，單位是_________，公式T＝___。(2)頻率(f)：交變電流在______________________的次數，單位是_____________。(3)周期和頻率的關系：_________或_________。一次周期性轉一周秒(s)1s內完成周期性變化赫茲(Hz)2．交變電流的“四值”(1)瞬時值：交變電流____________的值，是時間的函數。(2)峰值：交變電流的電流或電壓所能達到的_________。(3)有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過相同的電阻，如果它們在交變電流的一個周期內_______________相等，則這個恒定電流I、恒定電壓U就是這個交變電流的有效值。某一時刻最大值產生的熱量思考：如圖為交流發電機線圈的平面圖，設磁感應強度為B，線圈邊長為l，匝數為n，以O1O2為起點、角速度ω勻速轉動，經過時間t轉至實線位置，試推導此時線圈中感應電動勢的表達式。一、堵點疏通1．矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時，一定會產生正弦式交變電流。(

)2．線圈在磁場中轉動的過程中穿過線圈的磁通量最大時，產生的感應電動勢也最大。(

)3．矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動經過中性面時，線圈中的感應電動勢為零，電流方向發生改變。(

)××√4．交流電氣設備上所標的電壓和電流值是交變電流的有效值。(

)5．交流電壓表和電流表測量的是交流電的峰值。(

)6．交變電流的峰值總是有效值的倍。(

)√××二、對點激活1．(2023·云南高三月考)在下列幾種電流的波形圖中，能表示生活、生產用電的是(

)[解析]A圖像是直流電，B圖像為方波形交流電，C圖像為正弦交流電，D圖像為脈沖交流電，而生活、生產用電為正弦交流電，故選C。ABC

DCB3．(2023·浙江高三專題練習)教學用交流發電機示意圖如圖所示。矩形線圈ABCD在勻強磁場中繞其中心軸OO′勻速轉動，某時刻線圈平面與磁感線垂直。下列說法正確的是(

)A．此時產生的感應電流最大B．此時線圈平面處在中性面上C．此時線圈磁通量變化率最大D．此時開始再轉半個周期，線圈磁通量變化量為零B[解析]由圖可知，此時線圈平面與磁場方向垂直，穿過線圈的磁通量最大，但此時的磁通量變化率為零，感應電動勢為零，感應電流為零，線圈平面處在中性面上，B正確，A、C錯誤；假設此時線圈的磁通量為Φ0＝BS，從此時開始再轉半個周期，線圈磁通量變化量為ΔΦ＝－BS－BS＝－2BS，即線圈磁通量變化量不為零，D錯誤。核心考點·重點突破考點一交變電流的產生及變化規律1．正弦式交變電流的變化規律(線圈在中性面位置開始計時)

規律物理量函數表達式圖像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動勢e＝E

msinωt＝nBSωsinωt(2022·湖南高三期中)一矩形線圈ABCD在勻強磁場中繞其中心軸OO′勻速轉動時，就會在線圈中形成交變電流。下列說法正確的是(

)例1BA．線圈經過甲圖位置時，穿過線圈的磁通量最大，產生的電流也最大B．線圈經過乙圖位置時，穿過線圈的磁通量為零，產生的電流最大C．線圈經過丙圖位置時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量變化率也最大D．線圈從丙圖位置轉到丁圖位置的過程中，穿過線圈的磁通量減小，產生的電動勢在減小[解析]線圈經過圖甲或圖丙位置(中性面)時，穿過線圈的磁通量最大，產生的感應電動勢為零，感應電流為零，結合法拉第電磁感應定律可知，磁通量變化率為零，A、C錯誤；線圈經過圖乙位置(與中性面垂直)時，穿過線圈的磁通量為零，產生的電流最大，B正確；線圈從圖丙位置(中性面)轉到題圖丁位置(與中性面垂直)的過程中，根據法拉第電磁感應定律可知，穿過線圈的磁通量減小，產生的電動勢在增大，D錯誤。〔變式訓練1〕

(多選)(2023·四川模擬預測)在勻強磁場中，匝數N＝100的矩形線圈繞垂直磁感線的轉軸勻速轉動，線圈中產生的感應電動勢隨時間變化規律如圖所示，則下列說法正確的是()A．t＝×10－2s時，線圈平面與中性面重合B．t＝1×10－2s時，線圈中磁通量變化率最大C．穿過每一匝線圈的最大磁通量為1×10－3WbD．線圈轉動的角速度為100πrad/sCD考點二交變電流有效值的求解3．幾種常用的電流及其有效值例2B計算交變電流有效值的方法規律總結(1)分段計算電熱，再求和得出一個周期內產生的總熱量。A考點三交變電流“四值”的比較交變電流的瞬時值、峰值、有效值和平均值的比較

如圖所示，線圈平面與磁感線平行，勻強磁場的磁感應強度B＝0.5T，邊長L＝10cm的正方形線圈共100匝，線圈的總電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉動，角速度ω＝2πrad/s，外電路中的電阻R＝4Ω，不計摩擦，π取，求：例3(1)由圖示位置計時感應電動勢的瞬時表達式；(2)由圖示位置轉過60°時的瞬時感應電動勢；(3)由圖示位置轉過60°的過程中產生的平均感應電動勢；(4)交流電壓表的示數；(5)線圈轉動一周產生的總熱量；[解析]

(1)感應電動勢的最大值為Em＝nBSω＝100××2×2πV≈3.14V感應電動勢瞬時表達式為e＝Emcosωt＝3.14cos2πt(V)。(2)由圖示位置轉過60°時的瞬時感應電動勢為e＝Emcos60°＝3.14×0.5V＝1.57V。(3)由圖示位置轉過60°的過程中產生的平均感應電動勢為[答案]

(1)e＝3.14cos2πt(V)(2)1.57V

(3)2.6V

(4)1.78V

(5)0.99J

(6)0.087C

(7)0.99J書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路名師點撥(2)根據公式Em＝nBSω求出相應峰值。(3)明確線圈的初始位置，找出對應的函數關系式。①開始計時線圈與中性面重合，則i－t函數式為i＝Imsinωt；②開始計時線圈與中性面垂直，則i－t函數式為i＝Imcosωt；③開始計時線圈與中性面夾角為θ，則i－t函數式為i＝Imsin(ωt＋θ)。名師講壇·素養提升交變電流規律的“等效”應用有些題目中，產生交變電流的方式與發電機不同，但產生的交變電流相似，可以通過等效應用交變電流規律求解相應的物理量。例4C2年高考·1年模擬1.(2022·廣東卷)圖是簡化的某種旋轉磁極式發