《交变电流传感器》章末知识整合

《交变电流传感器》章末知识整合1．交变电流的分析．(1)交变电流是由矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动而产生的，实际上，与线圈形状无关，且只要是绕垂直于磁感线的轴转动，与轴的位置也无关．(2)由于交变电流的大小和方向、交变电压的大小和正负都随时间周期性变化，所以会引起磁场、电场的强弱和方向周期性变化．因此在研究带电粒子在电场中运动时，一定要认真进行动态的受力分析．同时还要注意因交变电压的周期性引起的结果出现多解的可能性．2．常用思维方法．(1)图象法：用ut图、it图来描述交变电流产生的过程．(2)等效法：有效值是利用同一电阻通直流电和交流电，在相同时间内产生相同热量来定义的，这也提供了一种计算有效值的方法．(3)理想模型：对所研究的变压器是在忽略了铜损、铁损以及漏磁条件下的理想模型，所以称为理想变压器．理想变压器输入功率等于输出功率．(4)比例法：变压器变压、变流，但不变频率，在具体问题中涉及电压与匝数之比、电流与匝数之比，因此常用比例法计算．交变电流规律的图象【例❶】(2014·肇庆二模)(双选)一线圈在磁场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知()A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin50πt(V)B．s末线圈处于中性面的位置C．该交流电电压的有效值为100eq\r(2)VD．若将该交流电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W解析：由电压图象可知，电压瞬时值表达式为u＝Emsineq\f(2π,T)t＝100sin50πt(V)；t＝s时刻电压最大，线圈所处平面与中性面垂直；电压的有效值为U＝eq\f(Em,\r(2))＝50eq\r(2)V；电阻R消耗的电功率为P＝eq\f(U2,R)＝50W．选项B、C错误，A、D正确．答案：AD理想变压器的应用【例❷】(2014·广东高考)(双选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大解析：根据eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，若输入电压U1不变，则输出电压U2不变，当滑片P向下滑动时，灯泡两端的电压不变，灯泡亮暗不变化，故选项A错误，选项B正确；当滑片P向上滑动时，R0支路电阻减小，输出端的总电阻减小，根据P＝eq\f(U22,R)，输出的功率增大，因输入功率等于输出功率，所以输入功率变大，输入电流变大，故选项C错误，选项D正确．答案：BD一、单项选择题1．(2013·天津高考)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab这一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd这一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则()A．ab接MN、cd接PQ，Iab<IcdB．ab接MN、cd接PQ，Iab>IcdC．ab接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd解析：根据电流互感器原理，原线圈中电流与副线圈电流的比值等于副线圈匝数与原线圈匝数的比值，电流互感器原线圈匝数少，接高压电路；副线圈匝数多，接电流表，所以ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd，选项B正确．答案：B2．(2013·四川高考)用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流图象如图所示，则()A．变压器输入功率约为WB．输出电压的最大值是110VC．变压器原、副线圈的匝数比是12D．负载电流的函数表达式i＝(100πt＋eq\f(π,2))(A)解析：通过负载的电流有效值为0.025eq\r(2)A，变压器输入功率约为P＝UI＝110×\r(2)W＝W，选项A正确．变压器输出电压的最大值是110eq\r(2)V，选项B错误．由变压公式，变压器原、副线圈的匝数比是21，选项C错误．负载电流的函数表达式i＝100πt(A)，选项D错误．答案：A3.(2013·广东高考)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n2＝21，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB端电压u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)．下列说法正确的是()A．电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为AD．变压器输入功率为6W解析：由ω＝100π＝2πf解得：f＝50Hz，选项A错误；AB端电压有效值U1＝12V，根据变压公式，副线圈电压U2＝6V，的读数为6V．由欧姆定律可得I＝eq\f(U2,RL)＝1A，的读数为1A，选项B、C错误；由理想变压器功率关系，变压器输入功率为P＝IU2＝6W，选项D正确．答案：D4.(2014·茂名二模)如图所示的调压器，滑动触头P和Q都可以调节，在输入交变电压一定的条件下，要使输出电压增大，输入电流增大，下列做法正确的是()A．Q不动，P向下移动B．Q不动，P向上移动C．P不动，Q向下移动D．P不动，Q向上移动解析：在输入电压不变的情况下，要增大输出电压、输入电流，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)、eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得，必须减少原线圈的匝数，才能使输出电压增大，故Q向下移动，C正确．答案：C5.(2014·湛江二模)一个闭合矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示，由图可知()A．该交流电电流的有效值是5B．该交流电的频率是20HzC．t＝0时刻线圈平面位于中性面D．该交流电电流的瞬时表达式为i＝5cos100πt(A)解析：由it图象可知，该交变电流的有效值为I＝eq\f(5,\r(2))A＝eq\f(5\r(2),2)A，选项A错误；该交变电流的周期为s，故该交流电的频率为50Hz，选项B错误；t＝0时刻，线圈中电流最大，穿过该闭合线圈的磁通量最小，线圈平面与中性面垂直，选项C错误；该交流电的瞬时表达式为i＝5cos2πft(A)＝5cos100πt(A)，选项D正确．答案：D6．(2013·福建高考)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝Ω，外接R＝Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10eq\r(2)VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为A解析：由2πf＝10π可得该交变电流的频率为f＝5Hz，选项A错误；该电动势的最大值为10eq\r(2)V，有效值为10V，选项B错误；外接电阻R中电流I＝eq\f(E,R＋r)＝1A，电路中理想交流电流表的示数为A，外接电阻R所消耗的电功率为P＝I2R＝9W，选项C错误，选项D正确．答案：D二、双项选择题7.(2014·梅州质检)将阻值为4Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，该电源电动势e随时间t变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A．电路中交变电流的频率为HzB．通过电阻的电流为eq\r(2)AC．电阻消耗的电功率为2WD．电阻两端的电压是4V解析：由图可知，交流电周期T＝4×10－1s则频率f＝eq\f(1,T)＝Hz，A对；由全电路欧姆定律得I＝eq\f(U,R总)＝eq\f(4,\r(2)×4)A＝eq\f(\r(2),2)A，B错；P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))eq\s\up12(2)×4W＝2W，C对；电阻两端电压是有效值UR＝eq\f(4,\r(2))V＝2eq\r(2)V，D错．答案：AC8．(2013·山东高考)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．s时线