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(共57張PPT)
第十一章　交變電流　傳感器
第1講　交變電流的產生與描述
常設情境　①生活實踐類：家用和工業電路、家用電器、磁電式電流表、發電機、變壓器、遠距離輸電、無線充電.
②學習探索類：探究變壓器原副線圈關系問題，傳感器簡單應用等.
素養目標　1.認識交變電流，能用公式和圖像描述正弦式交變電流，了解發電機工作過程中的能量轉化.（物理觀念） 2.能區分瞬時值、峰值、有效值和平均值.（物理觀念） 3.利用等效的思想求解交變電流的有效值.（科學思維）
BD
A. 電流最小
B. 電流最大
C. 電流方向由P指向Q
D. 電流方向由Q指向P
解析：題圖中線圈所在的位置是中性面，線圈從中性面位置開始計時，感應電流的瞬時值表達式為i＝imsin ωt，ωt＝90°時，電流最大，A錯誤，B正確；線圈相對磁場逆時針轉動，PQ邊相對磁場在向下切割磁感線，由右手定則可知感應電流方向由Q到P，C錯誤，D正確.
直觀情境 　 　
大小　
方向　
正弦式　
2. 正弦交變電流的產生及圖像
（1）產生
直觀情境
垂直于磁場　
②兩個特殊位置
中性面 與磁場方向 　垂直　的平面
中性面的垂面 與磁場方向 　平行　的平面
垂直　
平行　
直觀情境
正弦式　
交變電流在1 s內完成周期性變化　
深化2　　正弦式交變電流的變化規律（線圈在中性面位置開始計時）
項目 函數表達式 圖像
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
電動勢 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
電壓
電流
深化3　　書寫交變電流瞬時值表達式的步驟
（1）確定正弦交變電流的峰值，根據已知圖像讀出或由公式Em＝nωBS求出相應峰值.
（2）明確線圈的初始位置，找出對應的函數關系式
①線圈從中性面位置開始計時，則i－t圖像為正弦函數圖像，函數表達式為i＝Imsin ωt.
②線圈從垂直于中性面的位置開始計時，則i－t圖像為余弦函數圖像，函數表達式為i＝Imcos ωt.
A. 在t＝0.4 s時電流改變方向
B. 該交變電流的周期為0.5 s
C. 該交變電流的表達式為i＝2cos（5πt） A
C
角度2　正弦交流電的產生
D
A. 圖示位置時AB邊產生的感應電流方向為A到B
B. 當線圈轉到豎直位置時，電流表的示數為零
C. 圖示位置時穿過線圈磁通量的變化率最小
解析：圖示位置時，AB邊速度豎直向上，又磁場方向水平向左，根據右手定則可知
此時AB邊產生的感應電流方向為B到A，A錯；交流電流表測量的是交變電流的有效
BCD
A. 在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零
B. 線圈先后兩次轉速之比為3∶2
C. 交變電流a的電動勢瞬時值表達式為e＝10sin（5πt） V
B
A. 2∶3 B. 4∶3
D. 5∶4
熱量　
深化1　　交變電流有效值的計算方法
（1）定阻值、定時間：將交變電流加在阻值為R的電阻上，時間取t＝T.
（2）求熱量：Q＝Q1＋Q2＋…（分段法）.
深化2　　幾種典型交流電的有效值
交變電流圖像 有效值
正弦式交變電流
正弦式半波脈沖電流
深化2　　幾種典型交流電的有效值
交變電流名稱 交變電流圖像 有效值
正弦單向脈沖電流
矩形脈沖電流
非對稱性交變電流
角度1　對交流電有效值的理解
D
角度2　交流電有效值的計算
B
A. 220 V、100 W
B. 156 V、50 W
C. 110 V、25 W
D. 311 V、200 W
C
A. 該交流電的頻率為100 Hz
B. 通過電阻電流的峰值為0.2 A
C. 電阻在1秒內消耗的電能為1 J
D
B
A. 兩線圈產生的電動勢的有效值相等
B. 兩線圈產生的交變電流頻率相等
C. 兩線圈產生的電動勢同時達到最大值
D. 兩電阻消耗的電功率相等
深化　　交變電流的“四值”辨析
項目 物理含義 重要關系 適用情況
瞬時值 交變電流某一時刻的值 e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt 計算線圈某時刻的受力情況
最大值 最大的瞬時值 確定用電器的耐壓值，如電容器、晶體管等的擊穿電壓
項目 物理含義 重要關系 適用情況
有效值 跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值 （1）計算與電流熱效應相關的量，如電功、電功率、熱量、保險絲的熔斷電流等.
（2）交流電表的測量值.
（3）電氣設備所標注的額定電壓、額定電流等.
（4）沒有特別加以說明的有效值
項目 物理含義 重要關系 適用情況
平均值 交變電流圖像中圖線與時間軸圍成的面積與時間的比值
思維模型　掌握交變電流有效值的計算方法，會區別交變電流“四值”，明確其在具體情況中的應用技巧.
角度1　對交流電“四值”的理解
甲 乙
BC
B. 燈泡恰好正常發光
C. 電容器不可能被擊穿
角度2　對交流電“四值”的計算
C
A. 圖示時刻（線圈平面與磁場方向垂直），線圈的磁通量最大，產生的感應電動勢也最大
訓練3　如圖所示，交流發電機的矩形金屬線圈abcd的邊長ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝數n＝100，線圈的總電阻 r＝10 Ω，線圈位于磁感應強度B＝0.050 T的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向平行.線圈的兩個末端分別與金屬滑環K、L焊接在一起，并通過電刷與阻值R＝90 Ω的定值電阻連接.現使線圈繞過bc和ad邊中點且垂直于磁場的轉軸OO'以角速度ω＝400 rad/s勻速轉動.電路中其他電阻以及線圈的自感系數均可忽略不計.求：
（1）線圈中感應電流的最大值；
答案：（1）3 A　
解得Im＝3 A.
（2）線圈轉動過程中電阻R的發熱功率；
答案：（2）405 W　
解得P＝405 W.
答案：（3）7.5×10－3 C
解得q＝7.5×10－3 C.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　交變電流的產生及變化規律
A
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A. 當線圈轉到圖示位置時產生的感應電流方向為DCBA
B. 當線圈轉到豎直位置時電流表的示數為零
C. 當線圈轉到圖示位置時磁通量的變化率最大
C
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A. 10 V B. 20 V
C. 15 V D. 14.1 V
D
題組二　交變電流有效值的理解與計算
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C
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BC
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B級·能力提升練
A. 圖示位置線圈內的磁通量變化率為2E0
B. 圖示位置線圈內的感應電流方向即將發生改變
BD
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A. 圓盤轉動的轉速為2 r/s
B. 電壓表的示數為0.08 V
C. 小圓柱圓周運動的半徑為0.2 m
D. 電阻R1和R2的總功率為4.8×10－3 W
D
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（1）線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小Em；
答案：（1）2NBl2ω　
解得Em＝2NBl2ω.
（2）線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小F；
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（3）外接電阻上電流的有效值I.
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