第十章交流電學(xué)案匯總（精編版）

1、千里之行，始于足下，聞雞起舞，劍指清華！共15頁高三物理學(xué)案第2頁班級：姓名：高三物理學(xué)案第十章交流電傳 感 器 第 1 講交變電流的產(chǎn)生和描述使用時間：年月日編輯人：王喜宏【學(xué)習(xí)目標】1、交變電流、交變電流的圖象類要求2、正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值類要求【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、交變電流的產(chǎn)生1、交變電流的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生正弦交變電流。2、中性面：當線圈處于中性面時，穿過線圈的磁通量，感應(yīng)電流為，而當線圈垂直于中性面時，穿過線圈的磁通量為，感應(yīng)電流。3、線圈每轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變次，電流方向改變時，線圈處于位置，我國日常生活中使用的交變電流一秒中電流方向改變次

2、。二、交變電流的描述1、交變電流的瞬時值：如線圈 在中性面位置時計時，瞬時電動勢e= ，瞬時電壓 u= ，瞬時電流i= ；如線圈 平行于磁場時計時，則瞬時電動勢 e= ；瞬時電壓u= ；瞬時電流i= 。2、正弦交流電最大值（峰值）em=3、交變電流的有效值：是根據(jù)電流的規(guī)定的，在 一個周期 的時間內(nèi)，交流電流 i 通過 r 產(chǎn)生的熱量與恒定電流i 通過同一電阻r 產(chǎn)生的熱量若相等，則i 稱為 i 的有效值。對 于 正 弦 式 交 變 電 流 其 有 效 值 與 最 大 值 得 關(guān) 系 是 ： e=， u=,i=。僅適用于正弦式交流電不是對任何交流電都適 用。4、平均值：它是指交流電圖象中圖線與

3、橫軸所圍成的面積值跟時間的比值。其量值，可用法拉第電磁感應(yīng)定律en ·來求，特殊地，當線圈從中性面轉(zhuǎn)過90°的過t程中，有2eem，計算平均值切忌用算術(shù)平均法即ee1e 22求解。平均值不等于有效值。 對于一個確定的交流電來說，其有效值是一定的。而平均值是由某段時間磁通量的變化量來決定，在不同的時間段里平均值是不相同的。5、通常說的額定電壓、額定電流、交流電表的讀數(shù)均是值，而考慮一些電器元件（如電容器、晶體管等）的擊穿電壓，均指交流電的值，但保險絲的熔斷電流指值。在交流電中，有效值平均值，求解交流電電功率、熱量問題時，用計算；求解交流電電量問題時，使用計算。6、描述交流電變

4、化快慢的物理量周期 (t)頻率 (f)( 寫出頻率f ，線圈旋轉(zhuǎn)的角速度和轉(zhuǎn)速 n 的關(guān)系。)三、電感、電容1、電感和電容對交變電流的影響（ 1）電感對交變電流的阻礙作用：電感對交變電流的阻礙作用的大小用表示。線圈的自感系數(shù)越、交變電流的頻率越，電感對交變電流的阻礙作用就 越，感抗也越大。（ 2）電容器對交變電流的阻礙作用：電容對交變電流的阻礙作用的大小用表示。電容器的電容越、交變電流的頻率越，電容器對交變電流的阻礙作用就 越，容抗也越小。這些都表明交變電流能通過電容器。千里之行，始于足下，聞雞起舞，劍指清華！2、在交變電流路中，如果把電感的作用概括為“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。”則對電

5、容的作用可概括為：“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”。3、電阻、電感器、電容器對對交變電流阻礙作用的區(qū)別與聯(lián)系電阻電感器電容器定向移動的自由電荷由于電感線圈的電容器兩極板上積累的電產(chǎn)生的原因與不動的離子間的碰自感現(xiàn)象阻礙電荷對向這個方向定向移動撞流的變化的電荷的反抗作用只對變化的電流不能通直流， 只能通方向變在電路中的對直流、交流均有阻化的電流 對直流的阻礙作特點礙作用如交流有阻礙作用無限大， 對交流的阻礙作用用隨頻率的降低而增大由導(dǎo)體本身（長短、由導(dǎo)體本身的自決定因素粗細、材料）決定，感系數(shù)和交流的由電容的大小和交流的頻率決定與溫度有關(guān)頻率 f 決定電能的轉(zhuǎn)化電流通過電阻做功，電能和磁場能往

6、與做功電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能復(fù)轉(zhuǎn)化電能與電場能往復(fù)轉(zhuǎn)化 典型例題 例 1： 一矩形線圈，繞垂直勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)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、 t 1 時刻通過線圈的磁通量為零；b、 t 2 時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；c、 t 3 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為最大例 2、如圖表示一交變電流的電流隨時間而變化的圖象，eem0t1t2i/a42t3t4t高三物理學(xué)案第3頁共15頁00.01 0.02 0.03 0.04 t-32千里之行，始于足下，聞雞起舞，劍指清華！

7、此交變電流的有效值（）a 、 2 ab、5ac 、2 ad、3.5a例 3、如圖，矩形線圈面積為s，匝數(shù)為n，線圈電阻為r ，在磁感強度為b 的勻強磁場中繞 oo軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為r。求：、寫出線圈在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的電動勢的最大值表達式；、如果線圈從圖示位置開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；、當線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90 的過程中，電阻0r 上所產(chǎn)生的熱量；、當線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90 的過程中，通過電阻0r 的電荷量。aodbbcro高三物理學(xué)案第4頁共15頁千里之行，始于足下，聞雞起舞，劍指清華！【達標檢測】1、交流發(fā)電機在工作時電動勢為e= emsin t ，若將發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高一倍

8、，同時將電樞所圍面積減少一半，其它條件不變，則電動勢為（）a 、e= emsin（ t/2）b、e= 2emsin（ t/2） c、e= e msin2 td 、e= em/2sin2t2、一電熱器接在10v 的電源上，產(chǎn)生的熱功率為p，把它改接到另一正弦交變電路中， 要使產(chǎn)生的熱功率為原來的一半，如果忽略電阻值隨溫度的變化，則該交變電流的電壓的最大值為等于（）a 、 5vb、14vc、7.1vd 、10v3、如圖甲中所示，一矩形線圈abcd 在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈所圍面積的磁通量隨時間t 變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是（） a 、t1 時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大；

9、b 、t 2 時刻導(dǎo)線 ad 的速度方向跟磁感線垂直； c、t3 時刻線圈平面與中性面重合；d、t4 、t 5 時刻線圈中感應(yīng)電流方向相同b a mb0tc d- 甲ttt4 t 5乙at/s4、在如圖所示電路圖中，l 為電感線圈，r 為燈泡，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無窮大，交流電源的電壓u=220 2 sin100 t v ，若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100hz ，下列說法正確的是（）uvla 、電流表示數(shù)增大b、電壓表示數(shù)增大c、燈泡變暗d 、燈泡變亮5、如圖所示，接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是（）a、把電介質(zhì)插入電容器，燈泡變亮；b、增大電容器兩板間的距

10、離，燈泡變亮；ucc、減少電容器兩板間的正對面積，燈泡變暗；d、使交變電流頻率減小，燈泡變暗i/a1000.10.20.30.4t/s高三物理學(xué)案第5頁-10共15頁6、如圖是一個交變電流的i t 圖象，根據(jù)這一圖象，它的有效值為a 。e共15頁高三物理學(xué)案第9頁7、一個面積為s 的矩形線圈在勻強磁場中以某一邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與軸垂直，線圈中感應(yīng)電動勢e 與時間t 的關(guān)系如圖所示，則磁感應(yīng)強度b=，在 t=t/12時刻，線圈平面與磁感線的夾角等于。em 0-emt/t t8、一交流電壓的瞬時值表達式為u=15 sin100 t ，將該交流電壓加在一電阻上，產(chǎn)生的電功率為25w，那么這個

11、電阻的阻值。9、有一交流電壓的變化規(guī)律為u=311 sin314t ，若將輝光電壓是220v 的氖管接上此交流電壓，則在1s 內(nèi)氖管發(fā)光的時間為多少？10、如圖所示，矩形線圈abcd 在磁感應(yīng)強度b=2t的勻強磁場中繞軸oo，以角速度=10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共10 匝， ab=cd=0.3m ，bc=ad=0.6m ，負載電阻r=45，線圈自身總電阻r=5 ，設(shè)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，求：（ 1）線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值。（ 2）流過電阻r 電流的瞬時表達式。 并求出 t=1/12s時的電流值。0（ 3）線圈轉(zhuǎn)過60 過程中感應(yīng)電動勢的大小。（ 4）用交流電壓表測電阻r 兩端

12、的電壓，示數(shù)是多少。（ 5）電阻 r 在 1/20s內(nèi)所發(fā)出的熱量。（ 6） 1/20s 內(nèi)流過電阻r 的電量。（ 7）每秒鐘電流方向改變的次數(shù)。班級：姓名：高三物理學(xué)案第十章交流電傳感器第 2 講變壓器電能輸送使用時間：年月日編輯人：王喜宏【學(xué)習(xí)目標】1、理想變壓器類要求2、遠距離輸電類要求【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、變壓器1、變壓器的原理由于互感現(xiàn)象，使得穿過原副線圈的相同。根據(jù)e=得 ，原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e 與匝數(shù) n 成。2、理想變壓器（無漏磁和能量損失）、變壓規(guī)律：、變流規(guī)律：、功率關(guān)系：3、變壓器有二個副線圈的情況、電壓與匝數(shù)間關(guān)系：、電流與匝數(shù)間關(guān)系：i 1i 2u 1n1n2 u 2

13、ri1i2n2l 1n1i3n3l 2、功率關(guān)系：4、常見的兩種變壓器：（ 1）自耦變壓器：鐵芯上只有線圈。（ 2）互感器：電壓互感器（副線圈的匝數(shù)比原線圈的匝數(shù)少），把變成，測量高壓。電流互感器（副線圈的匝數(shù)比原線圈的匝數(shù)多），把變成，測量大電流。5、理想變壓器各種物理量的決定關(guān)系（ 1）匝數(shù)比一定時，輸出電壓由輸入電壓決定；（ 2）輸入電流由輸出電流決定；（ 3）輸入功率由輸出功率決定二、電能的輸送1、電功率損失和電壓損失功率損失： 遠距離輸送電能，由于輸電線上的電流熱效應(yīng)，電能轉(zhuǎn)化為熱能，出現(xiàn)功率損失， p=。電壓損失：遠距離輸送電能，線路中電阻r 上消耗部分電壓。u=。2、減少功率損失

14、和電壓損失的方法：、3、高壓輸電網(wǎng)絡(luò)及各物理量間關(guān)系：、遠距離輸電線路圖：i 1i2ri3i4u 1n1p1n2n3p2u 2u 3p3n4p4u4r升壓變壓器降壓變壓器、常用分析公式：、輸電電流：i 2=、輸電導(dǎo)線損失的電功率：p損=、輸電導(dǎo)線損失的電壓：u損= 典型例題 例 1、在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定，輸電線電阻一定時，則在輸電線上損耗的電功率（）a 、和輸送電線上的電壓降的平方成反比；c、和輸送電線上的電壓降的平方成正比；b 、和輸送電流的平方成反比；d、和輸送電流平方成正比。例 2、如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓u1=3300v ，副線圈的輸出電壓u2=220v

15、，繞過鐵心的單匝導(dǎo)線的電壓表的示數(shù)為u0=2v ，則：、原、副線圈的匝數(shù)各是多少？、當s 斷開時， a 2 的示數(shù) i 2=5a ，那么 a 1 的示數(shù)是多少？、當s 閉合時， a 2 的示數(shù)將如何變化？a 1 的示數(shù)如何變化？sau 1u 2a 2v例 3、有條河流，流量q=2 m 3/s，落差 h=5m ，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機總效率為50%， 輸出電壓為240v，輸電線總電阻為r=30， 允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用戶的需求，則該輸電線路的使用的理想升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“ 220v， 100w”的電燈正常發(fā)光？（g 取 10m/s2）千里之行，始于足下，

16、聞雞起舞，劍指清華！【達標檢測】1、如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同燈泡l1、l2，輸電線上的等效電阻為r，開始時，開關(guān)s 斷開，當 s 接通時，以下說法中正確的是（）a、副線圈兩端m、n 的輸出電壓減少b、副線圈輸電線等效電阻r 上的電壓增大c、通過燈泡l1 的電流減小。d、兩線圈中的電流增大。i1mrsun1n21lln2、如圖所示為一理想變壓器的電路圖，圖中s 為單刀雙擲開關(guān)， p 為滑動變阻器r 的滑片， u1 為加在原線圈兩端的交a 變電壓， i 1 為原線圈中的電流，則下列說法中正確的是（）s a、若保持u1 及 p 的位置不變，s 由 a 合到 b 時， i

17、1 將增大；bn2prb、若保持 u1 及 p 的位置不變， s 由 b 合到 a 時， r 消耗的功率將增大；c、若保持u1 不變， s 接在 a 處，使 p 向上滑時， i 1 將增大；u1n1d、若保持 p 的位置不變， s 接在 a 處，使 u1 增大時， i 1 將增大。3、如圖所示，以知n1：n2=4： 3 ， r2=100 歐姆，變壓器沒有功率損耗。在原線圈加上交流電u1=40sin100 t v則 r2 上的發(fā)熱功率是w。若 r3=25時發(fā)熱功率與r2 相同，則流過原線圈的電流i 1 和流過 r3 的電流 i 3 之比為。u1n1n2r2n3r3224、發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為

18、u1，發(fā)電廠到學(xué)校的輸電導(dǎo)線總電阻為r，通過導(dǎo)線的電流為 i ，學(xué)校得到的電壓為u2，則輸電線上損耗的功率可表示為（）2a 、 u1 / rb、（ u1 u2）/ rc、 ird、 i （ u1 u2）5、如圖所示，一理想變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)比a為 3： 1，次級接三個相同的燈泡，均能正常發(fā)光，今l若在初級線圈接一相同的燈泡l 后，三個燈泡仍正常發(fā)光，則（）a、燈 l 也能正常發(fā)光b 、燈 l 比另外三個等都暗c、燈 l 將會被燒壞；d 、不能確定。b高三物理學(xué)案第10頁共15頁6、將輸入電壓為220v，輸出電壓為6v 的變壓器，改裝成輸出電壓為30v 的變壓器，副線圈原來的匝數(shù)為30

19、匝，原線圈的匝數(shù)不變，則副線圈應(yīng)增加的匝數(shù)為（）a 、 150 匝b、144 匝c、130 匝d、120 匝共15頁高三物理學(xué)案第15頁7、如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1000 匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2=50 匝、 n3=100 匝， l1 是“ 6v、2w”的小燈泡， l2 是“ 12v、4w”的小燈泡，當n1 接上交流電壓時， l1、l2 都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為（）a、 1/60 a b、1/30ac、1/20a d 、1/40an1un2l 1n3l 28、某用電器要離供電電源l，線路上的電流為i ，若要求線路上的電壓降不超過u，以知輸電導(dǎo)線的電阻率為，那么，該輸

20、電導(dǎo)線的橫截面積最小值為（）a、 l/ub、2 li/uc、u/ lid、2ui/ l9、如圖所示， 理想變壓器b 的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1：fb n2=2：1，交流電源電壓u1=220v， f 為熔斷電流i 0=1.0a 的保險絲，負載為一可變電阻。（ 1）、當電阻r=100時，保險絲能否被熔斷？（ 2）、要使保險絲不被熔斷，電阻 r的阻值最小值為多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？u 1n1n2u2r10、一臺發(fā)電機輸出的電功率為100kw，輸出電壓為250v ，先欲向遠處輸電，若輸電線總電阻為8，要求輸電時輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，要向用戶輸送 200v 電壓，求

21、：（ 1）、試畫出這次輸電線路的示意圖；（ 2）、輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)之比分別是多少？（ 3）、用戶得到的電功率是多少？班級：姓名：高三物理學(xué)案第十章交流電傳 感 器 第 3 講實驗: 傳感器的簡單應(yīng)用使用時間：年月日編輯人：王喜宏【學(xué)習(xí)目標】掌握傳感器的工作原理和使用方法【學(xué)習(xí)內(nèi)容】一、傳感器的概念傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。二、常用傳感器元器件工作原理1. 光敏電阻：光敏電阻的

22、材料是一種半導(dǎo)體，無光照時，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強，導(dǎo)電性變好。光敏電阻能夠把光照強弱這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量2. 熱敏電阻和金屬熱電阻：熱敏電阻分為負溫度系數(shù)和正溫度系數(shù)兩種類型，它們的電阻率分別隨溫度的升高而減小和增大。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲 可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。3. 霍爾元件：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。4. 應(yīng)變式力傳感器：應(yīng)變式力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，彈簧

23、鋼制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片，在梁的自由 端施加向下的力f，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面的電阻變小，f 越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大，如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓 變小，傳感器把這兩個電壓的差值輸出，力f 越大，輸出的電壓差值也就越大。應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。5. 雙金屬片：雙金屬片巧妙地利用了不同金屬熱膨脹的差異，把膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片黏合在一起，常溫下是直的，當加熱時，由于兩種金屬的膨脹程度不同，雙金屬片就會向膨脹程度小的金屬片那一側(cè)彎曲。【達標檢測】1. 關(guān)于傳感器的下列說法正確的是()a 所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的b金屬材料也可以制成傳感器c傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的d 以上說法都不正確2. 如圖所示，動圈式話筒能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?交變電流 )，產(chǎn)生的電信號一般都不是直接送給擴音機，而是經(jīng)過一只變壓器之后再送給擴音機放大，變壓器的作用是減少電信號沿導(dǎo)線傳輸過程中的電能損失，關(guān)于話筒內(nèi)的這只變壓器，下列說法中正確的是（）a 一定是升壓變壓器，因為p