第3章 交变电流与远距离输电 章末核心素养提升 学案(含答案)
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1、第第 3 3 章章 交变电流与远距离输电交变电流与远距离输电 章末核心素养提升章末核心素养提升 一、交变电流的产生及描述 1交变电流的产生与描述的几个基本要点 正弦式交变电流产生 的方法 将一个平面线圈置于匀强磁场中, 并使它绕垂直于磁场方 向的轴做匀速转动 正弦式交变电流的数 学表达式 eEmsin t(其中 EmnBS,t0 时,线圈在中性面的 位置) 正弦式交变电流的图 像描述 正弦交变电流的图像是正弦曲线 正弦式交变电流的对 应关系 (1)线圈平面位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁 通量的变化率为 0,感应电动势为 0; (2)线圈平面与中性面垂直时,穿过线圈的磁通量为 0,磁 通
2、量的变化率最大,感应电动势最大; (3)线圈转动一周,两次经过中性面,线圈每经过一次中 性面,电流的方向就改变一次 2.交变电流图像的三个基本信息 (1)交变电流的周期(T):一个完整的正弦波对应的时间段,知道了周期便可以算 出线圈转动的角速度 2 T 。 (2)交变电流的最大值(Em,Im):它等于正弦函数图像上的峰值,知道了最大值, 便可计算出交变电动势(电流)的有效值。 (3)任意时刻交变电流的瞬时值:图像上每个“点”表示某一时刻交变电流的瞬 时值。 例 1 如图甲所示为一发电机原理图,产生的交变电流接理想变压器的原线圈, 原、副线圈匝数之比为 221,副线圈输出的电动势 e 随时间 t
3、 变化的规律如图 乙所示,发电机线圈电阻忽略不计,则( ) A变压器原线圈中电动势的瞬时表达式为 e6 2sin 100t V B变压器原线圈中电动势的瞬时表达式为 e132 2sin 50t V C若仅使发电机线圈的转速增大一倍,则变压器副线圈输出电压的频率增大一 倍,而电压最大值不变 D若仅使电机线圈的转速增大一倍,则变压器副线圈输出电压的频率和最大值 都增大一倍 解析 根据变压器的工作原理可知,原、副线圈中电流的周期、频率相同,根据 题图乙可知,周期 T0.02 s,角速度 2 T 100 rad/s,所以副线圈输出的电 动势 e6 2sin 100t V,原线圈输入的瞬时电动势 e13
4、2 2sin 100t V,选项 A、B 错误;若仅使发电机线圈的转速 n 增大一倍,根据关系式 fn,2n 以及 EmBS 可知,变压器原线圈输入电压(或副线圈输出电压)的频率和最大 值都增大一倍,所以选项 C 错误,D 正确。 答案 D 针对训练 1 矩形线圈的匝数为 50 匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转 动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是( ) A在 t0.1 s 和 t0.3 s 时,电动势最大 B在 t0.2 s 和 t0.4 s 时,电动势改变方向 C电动势的最大值是 157 V D在 t0.4 s 时,磁通量的变化率为零 解析 t0.1 s
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