第十一章 交变电流 传感器
▌考试说明▌
课程标准 1．通过实验，认识交变电流。能用公式和图象描述正弦交变电流。 2．通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时用高电压的道(1)交变电流的图象、表理。 3．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。 4．知道非电学量转化成电学量的技术意义。 5．通过实验，了解常见传感器的工作原理。会利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。 6．列举传感器在生产生活中的应用。 第1讲 交变电流的产生及描述 达式及其“四值”的应用。 (2)理想变压器的基本原理及动态分析。 (3)远距离输电问题。 命题热点 ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU
知识梳理·自测巩固
知识点1 交变电流 1．定义：
大小和方向都随时间做__周期性变化__的电流叫作交变电流。 2．图象：如图所示，
图__甲、乙、丙、丁__所示电流都属于交变电流，图__戊__所示电流属于恒定电流。
知识点2 正弦式交变电流的产生和变化规律
1．产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕__垂直磁场__方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
2．中性面及其特点。
(1)定义：与磁场方向__垂直__的平面。 (2)特点：
①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量__最大__，磁通量的变化率为__零__，感应电动势为__零__。
②线圈转动一周，__2次__经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。 3．图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为__正弦__曲线，如图所示。
4．变化规律(线圈从中性面位置开始计时)
(1)电动势e随时间变化的规律：e＝__E msin ωt__。 (2)电压u随时间变化的规律：u＝__U msin ωt__。 (3)电流i随时间变化的规律：i＝__I msin ωt__。 其中ω是线圈转动的__角速度__，E m＝__nBSω__。
知识点3 描述交变电流的物理量 1．周期和频率
(1)周期(T)：交变电流完成__一次周期性__变化，即线圈__转一周__所需要的时间，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“四值”
(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：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内__产生的热量__相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值。
(4)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系
I mU mE mI＝____，U＝____，E＝____。
222(5)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，其数值可以用E＝ΔΦ__n__计算。
Δt
思考：如图为交流发电机线圈的平面图，设磁感应强度为B，线圈边长为l，匝数为n，以O1O2为起点、角速度ω匀速转动，经过时间t转至实线位置，试推导此时线圈中感应电动势的表达式。
[答案] AB边产生的感应电动势e1＝n·B·l·υsin θ，θ为线圈转过的角度，因为v112
＝ω·r＝ω·l，θ＝ω·t，可得e1＝nBlω·sin ωt；同理CD边产生的感应电动势e2
22122
＝nBlω·sin ωt。则线圈中感应电动势e＝nBlω·sin ωt。 2
思维诊断：
(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。( × ) (2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。( × )
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时，线圈中的感应电动势为零，电流方向发生改变。( √ )
(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。( √ ) (5)交流电压表和电流表测量的是交流电的峰值。( × ) (6)交变电流的峰值总是有效值的2倍。( × )
自测巩固,ZI CE GONG GU
1．图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变
2021高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第1讲交变电流的产生及描述学案新人教版
