第十章交流电学案汇总（精编版）

1、千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！共15页高三物理学案第2页班级：姓名：高三物理学案第十章交流电传 感 器 第 1 讲交变电流的产生和描述使用时间：年月日编辑人：王喜宏【学习目标】1、交变电流、交变电流的图象类要求2、正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值类要求【学习内容】一、交变电流的产生1、交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生正弦交变电流。2、中性面：当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量，感应电流为，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为，感应电流。3、线圈每转动一周，电流方向改变次，电流方向改变时，线圈处于位置，我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变次

2、。二、交变电流的描述1、交变电流的瞬时值：如线圈 在中性面位置时计时，瞬时电动势e= ，瞬时电压 u= ，瞬时电流i= ；如线圈 平行于磁场时计时，则瞬时电动势 e= ；瞬时电压u= ；瞬时电流i= 。2、正弦交流电最大值（峰值）em=3、交变电流的有效值：是根据电流的规定的，在 一个周期 的时间内，交流电流 i 通过 r 产生的热量与恒定电流i 通过同一电阻r 产生的热量若相等，则i 称为 i 的有效值。对 于 正 弦 式 交 变 电 流 其 有 效 值 与 最 大 值 得 关 系 是 ： e=， u=,i=。仅适用于正弦式交流电不是对任何交流电都适 用。4、平均值：它是指交流电图象中图线与

3、横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值，可用法拉第电磁感应定律en ·来求，特殊地，当线圈从中性面转过90°的过t程中，有2eem，计算平均值切忌用算术平均法即ee1e 22求解。平均值不等于有效值。 对于一个确定的交流电来说，其有效值是一定的。而平均值是由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里平均值是不相同的。5、通常说的额定电压、额定电流、交流电表的读数均是值，而考虑一些电器元件（如电容器、晶体管等）的击穿电压，均指交流电的值，但保险丝的熔断电流指值。在交流电中，有效值平均值，求解交流电电功率、热量问题时，用计算；求解交流电电量问题时，使用计算。6、描述交流电变

4、化快慢的物理量周期 (t)频率 (f)( 写出频率f ，线圈旋转的角速度和转速 n 的关系。)三、电感、电容1、电感和电容对交变电流的影响（ 1）电感对交变电流的阻碍作用：电感对交变电流的阻碍作用的大小用表示。线圈的自感系数越、交变电流的频率越，电感对交变电流的阻碍作用就 越，感抗也越大。（ 2）电容器对交变电流的阻碍作用：电容对交变电流的阻碍作用的大小用表示。电容器的电容越、交变电流的频率越，电容器对交变电流的阻碍作用就 越，容抗也越小。这些都表明交变电流能通过电容器。千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！2、在交变电流路中，如果把电感的作用概括为“通直流，阻交流；通低频，阻高频。”则对电

5、容的作用可概括为：“通交流，隔直流；通高频，阻低频”。3、电阻、电感器、电容器对对交变电流阻碍作用的区别与联系电阻电感器电容器定向移动的自由电荷由于电感线圈的电容器两极板上积累的电产生的原因与不动的离子间的碰自感现象阻碍电荷对向这个方向定向移动撞流的变化的电荷的反抗作用只对变化的电流不能通直流， 只能通方向变在电路中的对直流、交流均有阻化的电流 对直流的阻碍作特点碍作用如交流有阻碍作用无限大， 对交流的阻碍作用用随频率的降低而增大由导体本身（长短、由导体本身的自决定因素粗细、材料）决定，感系数和交流的由电容的大小和交流的频率决定与温度有关频率 f 决定电能的转化电流通过电阻做功，电能和磁场能往

6、与做功电能转化为内能复转化电能与电场能往复转化 典型例题 例 1： 一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e 随时间 t 的变化如图所示，下列说法中正确的是（）a、 t 1 时刻通过线圈的磁通量为零；b、 t 2 时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；c、 t 3 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；d、每当e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例 2、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，eem0t1t2i/a42t3t4t高三物理学案第3页共15页00.01 0.02 0.03 0.04 t-32千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！

7、此交变电流的有效值（）a 、 2 ab、5ac 、2 ad、3.5a例 3、如图，矩形线圈面积为s，匝数为n，线圈电阻为r ，在磁感强度为b 的匀强磁场中绕 oo轴以角速度匀速转动，外电路电阻为r。求：、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；、当线圈由图示位置转过90 的过程中，电阻0r 上所产生的热量；、当线圈由图示位置转过90 的过程中，通过电阻0r 的电荷量。aodbbcro高三物理学案第4页共15页千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！【达标检测】1、交流发电机在工作时电动势为e= emsin t ，若将发电机的转速提高一倍

8、，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）a 、e= emsin（ t/2）b、e= 2emsin（ t/2） c、e= e msin2 td 、e= em/2sin2t2、一电热器接在10v 的电源上，产生的热功率为p，把它改接到另一正弦交变电路中， 要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流的电压的最大值为等于（）a 、 5vb、14vc、7.1vd 、10v3、如图甲中所示，一矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间t 变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（） a 、t1 时刻线圈中感应电动势最大；

9、b 、t 2 时刻导线 ad 的速度方向跟磁感线垂直； c、t3 时刻线圈平面与中性面重合；d、t4 、t 5 时刻线圈中感应电流方向相同b a mb0tc d- 甲ttt4 t 5乙at/s4、在如图所示电路图中，l 为电感线圈，r 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，交流电源的电压u=220 2 sin100 t v ，若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100hz ，下列说法正确的是（）uvla 、电流表示数增大b、电压表示数增大c、灯泡变暗d 、灯泡变亮5、如图所示，接在交流电源上的电灯泡正常发光，以下说法正确的是（）a、把电介质插入电容器，灯泡变亮；b、增大电容器两板间的距

10、离，灯泡变亮；ucc、减少电容器两板间的正对面积，灯泡变暗；d、使交变电流频率减小，灯泡变暗i/a1000.10.20.30.4t/s高三物理学案第5页-10共15页6、如图是一个交变电流的i t 图象，根据这一图象，它的有效值为a 。e共15页高三物理学案第9页7、一个面积为s 的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中感应电动势e 与时间t 的关系如图所示，则磁感应强度b=，在 t=t/12时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于。em 0-emt/t t8、一交流电压的瞬时值表达式为u=15 sin100 t ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25w，那么这个

11、电阻的阻值。9、有一交流电压的变化规律为u=311 sin314t ，若将辉光电压是220v 的氖管接上此交流电压，则在1s 内氖管发光的时间为多少？10、如图所示，矩形线圈abcd 在磁感应强度b=2t的匀强磁场中绕轴oo，以角速度=10 rad/s匀速转动，线圈共10 匝， ab=cd=0.3m ，bc=ad=0.6m ，负载电阻r=45，线圈自身总电阻r=5 ，设线圈从中性面开始转动，求：（ 1）线圈转动过程中产生感应电动势的最大值。（ 2）流过电阻r 电流的瞬时表达式。 并求出 t=1/12s时的电流值。0（ 3）线圈转过60 过程中感应电动势的大小。（ 4）用交流电压表测电阻r 两端

12、的电压，示数是多少。（ 5）电阻 r 在 1/20s内所发出的热量。（ 6） 1/20s 内流过电阻r 的电量。（ 7）每秒钟电流方向改变的次数。班级：姓名：高三物理学案第十章交流电传感器第 2 讲变压器电能输送使用时间：年月日编辑人：王喜宏【学习目标】1、理想变压器类要求2、远距离输电类要求【学习内容】一、变压器1、变压器的原理由于互感现象，使得穿过原副线圈的相同。根据e=得 ，原、副线圈产生感应电动势e 与匝数 n 成。2、理想变压器（无漏磁和能量损失）、变压规律：、变流规律：、功率关系：3、变压器有二个副线圈的情况、电压与匝数间关系：、电流与匝数间关系：i 1i 2u 1n1n2 u 2

13、ri1i2n2l 1n1i3n3l 2、功率关系：4、常见的两种变压器：（ 1）自耦变压器：铁芯上只有线圈。（ 2）互感器：电压互感器（副线圈的匝数比原线圈的匝数少），把变成，测量高压。电流互感器（副线圈的匝数比原线圈的匝数多），把变成，测量大电流。5、理想变压器各种物理量的决定关系（ 1）匝数比一定时，输出电压由输入电压决定；（ 2）输入电流由输出电流决定；（ 3）输入功率由输出功率决定二、电能的输送1、电功率损失和电压损失功率损失： 远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能，出现功率损失， p=。电压损失：远距离输送电能，线路中电阻r 上消耗部分电压。u=。2、减少功率损失

14、和电压损失的方法：、3、高压输电网络及各物理量间关系：、远距离输电线路图：i 1i2ri3i4u 1n1p1n2n3p2u 2u 3p3n4p4u4r升压变压器降压变压器、常用分析公式：、输电电流：i 2=、输电导线损失的电功率：p损=、输电导线损失的电压：u损= 典型例题 例 1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率（）a 、和输送电线上的电压降的平方成反比；c、和输送电线上的电压降的平方成正比；b 、和输送电流的平方成反比；d、和输送电流平方成正比。例 2、如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压u1=3300v ，副线圈的输出电压u2=220v

15、，绕过铁心的单匝导线的电压表的示数为u0=2v ，则：、原、副线圈的匝数各是多少？、当s 断开时， a 2 的示数 i 2=5a ，那么 a 1 的示数是多少？、当s 闭合时， a 2 的示数将如何变化？a 1 的示数如何变化？sau 1u 2a 2v例 3、有条河流，流量q=2 m 3/s，落差 h=5m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%， 输出电压为240v，输电线总电阻为r=30， 允许损失功率为输出功率的6%，为满足用户的需求，则该输电线路的使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“ 220v， 100w”的电灯正常发光？（g 取 10m/s2）千里之行，始于足下，

16、闻鸡起舞，剑指清华！【达标检测】1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同灯泡l1、l2，输电线上的等效电阻为r，开始时，开关s 断开，当 s 接通时，以下说法中正确的是（）a、副线圈两端m、n 的输出电压减少b、副线圈输电线等效电阻r 上的电压增大c、通过灯泡l1 的电流减小。d、两线圈中的电流增大。i1mrsun1n21lln2、如图所示为一理想变压器的电路图，图中s 为单刀双掷开关， p 为滑动变阻器r 的滑片， u1 为加在原线圈两端的交a 变电压， i 1 为原线圈中的电流，则下列说法中正确的是（）s a、若保持u1 及 p 的位置不变，s 由 a 合到 b 时， i

17、1 将增大；bn2prb、若保持 u1 及 p 的位置不变， s 由 b 合到 a 时， r 消耗的功率将增大；c、若保持u1 不变， s 接在 a 处，使 p 向上滑时， i 1 将增大；u1n1d、若保持 p 的位置不变， s 接在 a 处，使 u1 增大时， i 1 将增大。3、如图所示，以知n1：n2=4： 3 ， r2=100 欧姆，变压器没有功率损耗。在原线圈加上交流电u1=40sin100 t v则 r2 上的发热功率是w。若 r3=25时发热功率与r2 相同，则流过原线圈的电流i 1 和流过 r3 的电流 i 3 之比为。u1n1n2r2n3r3224、发电厂发电机的输出电压为

18、u1，发电厂到学校的输电导线总电阻为r，通过导线的电流为 i ，学校得到的电压为u2，则输电线上损耗的功率可表示为（）2a 、 u1 / rb、（ u1 u2）/ rc、 ird、 i （ u1 u2）5、如图所示，一理想变压器的初、次级线圈的匝数比a为 3： 1，次级接三个相同的灯泡，均能正常发光，今l若在初级线圈接一相同的灯泡l 后，三个灯泡仍正常发光，则（）a、灯 l 也能正常发光b 、灯 l 比另外三个等都暗c、灯 l 将会被烧坏；d 、不能确定。b高三物理学案第10页共15页6、将输入电压为220v，输出电压为6v 的变压器，改装成输出电压为30v 的变压器，副线圈原来的匝数为30

19、匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数为（）a 、 150 匝b、144 匝c、130 匝d、120 匝共15页高三物理学案第15页7、如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000 匝，两个副线圈的匝数分别为n2=50 匝、 n3=100 匝， l1 是“ 6v、2w”的小灯泡， l2 是“ 12v、4w”的小灯泡，当n1 接上交流电压时， l1、l2 都正常发光，那么，原线圈中的电流为（）a、 1/60 a b、1/30ac、1/20a d 、1/40an1un2l 1n3l 28、某用电器要离供电电源l，线路上的电流为i ，若要求线路上的电压降不超过u，以知输电导线的电阻率为，那么，该输

20、电导线的横截面积最小值为（）a、 l/ub、2 li/uc、u/ lid、2ui/ l9、如图所示， 理想变压器b 的原线圈跟副线圈的匝数比n1：fb n2=2：1，交流电源电压u1=220v， f 为熔断电流i 0=1.0a 的保险丝，负载为一可变电阻。（ 1）、当电阻r=100时，保险丝能否被熔断？（ 2）、要使保险丝不被熔断，电阻 r的阻值最小值为多少？变压器输出的电功率不能超过多少？u 1n1n2u2r10、一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v ，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送 200v 电压，求

21、：（ 1）、试画出这次输电线路的示意图；（ 2）、输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？（ 3）、用户得到的电功率是多少？班级：姓名：高三物理学案第十章交流电传 感 器 第 3 讲实验: 传感器的简单应用使用时间：年月日编辑人：王喜宏【学习目标】掌握传感器的工作原理和使用方法【学习内容】一、传感器的概念传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。二、常用传感器元器件工作原理1. 光敏电阻：光敏电阻的

22、材料是一种半导体，无光照时，导电性能差；随着光照的增强，导电性变好。光敏电阻能够把光照强弱这个非电学量转换为电阻这个电学量2. 热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻分为负温度系数和正温度系数两种类型，它们的电阻率分别随温度的升高而减小和增大。金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝 可以制作温度传感器，称为热电阻。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。3. 霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。4. 应变式力传感器：应变式力传感器是由金属梁和应变片组成的，应变片是一种敏感元件，弹簧

23、钢制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由 端施加向下的力f，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小，f 越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压 变小，传感器把这两个电压的差值输出，力f 越大，输出的电压差值也就越大。应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。5. 双金属片：双金属片巧妙地利用了不同金属热膨胀的差异，把膨胀系数不同的两种金属片黏合在一起，常温下是直的，当加热时，由于两种金属的膨胀程度不同，双金属片就会向膨胀程度小的金属片那一侧弯曲。【达标检测】1. 关于传感器的下列说法正确的是()a 所有传感器的材料都是由半导体材料做成的b金属材料也可以制成传感器c传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的d 以上说法都不正确2. 如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流 )，产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一只变压器之后再送给扩音机放大，变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，关于话筒内的这只变压器，下列说法中正确的是（）a 一定是升压变压器，因为p