1、交流電 電磁振蕩與電磁波5.1 基 本 知 識5-1-1511、交流電的產生及變化規律512、表征交流電的物理量513、交流電的旋轉矢量表示法5、2 交流電路521、交流電路（1）純電阻電路（2）純電感電路a.純電感電路中電壓電流關系:b.純電感電路中，圖5-2-4電壓、電流相位關系： (3)純電容電路522、交流電路中的歐姆定律例1、如圖5-4-12所示的電路中，三個交流電表的示數都相同，電阻器的阻值都是100，求電感線圈L和電容C的大小。523、交流電功率在交流電中電流、電壓隊隨時間而變，因此電流和電壓的乘積所表示的功率也將隨時間而變。跟交流電功率有關的概念有：瞬時功率、有功功率、視在功率

2、（又叫做總功率）、無功功率、以及功率因素。a瞬時功率:b有功功率：c視在功率（S）d無功功率（Q）e功率因數例2、某用電區總功率表的讀數和總電流表的讀數常常是16kW和90A左右，原因是電感性負載增大，總電流相位比總電壓相位落后較多造成的，導致功率因素過低，于是在該用電區輸入端并聯一只電容，結果使該電路的功率因素提高到了0.9，試問并聯這一電容規格如何？524、三相交流電（1）星形（Y型）連接（2）三角形（形）連接（3）三相交流電負載的星形和三角形連接如圖例3、三相交流電的相電壓為220V，負載是不對稱的純電阻，連接如圖5-4-11所示，試求：（1）中線電流。（2）線電壓。5、2、5位移電流位

3、移電流不是電荷定向移動的電流。它引起的變化電場，極置于一種電流。為了形象地表明我移電流，可以把它看作是由極板上電荷積累過程即形成的。交流電能通過電容器，是由于電容器在充、放電的過程中，電容器極板上的電荷發生變化，引起電場的變化而形成的。連接電容器的導線中有傳導電流通過，而在電容器內存在位移電流。位移電流在產生磁場效應上和傳導電流完全等效，因為二者都都會在周圍的空間產生磁場。位移電流通過介質時不會產生熱效應。5、2、6渦流（1）定義或解釋塊狀金屬放在變化的磁場中，或讓它在磁場中運動，金屬地內有感應電場產生，從而形成閉合回路，這時在金屬內所產生的感生電流自成閉合回路，形成旋渦，所以叫做渦電流。“渦

4、電流”簡稱渦流，又叫傅科電流。（2）說明渦流的大小和磁通量變化率成正比，磁場變化的頻率越高，導體里的渦流越大。在導體中渦流的大小和電阻有關，電阻越大渦流越小。為了減小渦流造成的熱損耗，電機和變壓器的鐵芯常采用多層彼此絕緣的硅鋼片迭加而成（材料采用硅鋼以增加電阻）。渦流也有可利用的一面。高頻感應爐就是利用渦流作為自身加熱用，感應加熱，溫度控制方便，熱效率高，加熱速度快，在生產生已用作金屬的冶煉。在生活上也已被用來加熱食品。渦流在儀表上也得到運用。如電磁阻尼，在磁電式測量儀表中，常把使指針偏轉的線圈繞在閉合鋁框上，當測量電流流過線圈時，鋁框隨線圈指針一起在磁場中轉動，這時鋁框內產生的渦流將受到磁場

5、作用力，抑止指針的擺動，使指針較快地穩定在指示位置上。5、2、7自感由于導體本身電流發生變化而產生電磁感應現象員做自感現象。導體回路由于自感現象產生的感生電動勢叫做自感電動勢，自感電動勢的大小和電流的變化率成正比，_。這是由于電流變化引起了回來中磁通量變化的緣故。式中比例常數L叫做自感系數。（2）單位：在國際單位制中，自感系數的單位是亨利。（3）說明自感是導體本身阻礙電流變化的一制屬性。對于一個線圈來說，自感系數的大小取決于線圈的匝數，直徑、長度以及曲線芯材料等性質。在線圈直徑遠較線圈長度為小時，則_（是圈線芯材料的導磁率，是線圈長度，N是線圈匝數，S是線圈橫截面積）。自感現象產生的原因是當線

6、圈中電流發生變化時，該線圈中將引起磁通量變化，從而產生感生電動勢。因此，自感電動勢的方向也可由楞次定律確定。當電流減小時，穿過線圈的磁通量也將減小，這時自感電動勢的方向應和正在減小的電流方向一致，以障礙原電流的減小。同理，當線圈中電流增大時，則穿過線圈的磁通量也隨著增大，因而有時將導體的自感現象與慣性現象作類比，它們都表現為對運動狀態變化的障礙，所以自感現象又叫做電磁慣性現象。自感系數又叫做電磁慣量。這也可在能量關系上作一類比，電場能的公式為，那儲藏在磁場里的能量公式為，因而L與C（電容）相當，I與U（電壓）相當，自感系數L又可叫做電磁容量。但須注意，在線圈中被自感而產生電動勢所障礙的是電流的

7、變化，而不是阻礙電流本身。所以線圈中電流變化率越大則線圈兩端阻礙電流變化的感生電動勢值也越大。與電流的大小無直接關系。自感現象也可從能量守恒觀點來解釋。在自感電路里，接通直流電源，電流逐漸增加，在線圈內穿過的磁通量也逐漸增大，建立起磁場。在電流達到最大值前電源供給的能量將分成兩部分，一部分消耗在線路的電阻上轉變為熱能；另一部分克服自感電動勢做功，轉化為磁場能。如果線路上熱能損耗很小，可以忽略不計，那么在電流達到最大值前，電源供應的能量將全部轉化為磁場能。當電流達到最大值時，磁場能也達到最大。當電流達到最大值穩定時，自感電動勢不再存在，電源不再供給電能。自感系數不僅和線圈的幾何形狀以及密繞程度有

8、關，而且還和線圈中放置鐵芯或磁芯的性質有關，如果空心線圈的自感系數為，放置磁芯后，線圈的自感系數將增大倍，即，式中為磁芯的有效導磁率，它和磁芯材料的的相對導磁率有內在的聯系。閉合的環形磁芯和數值相等。它們還和導體中工作電流的大小有關。和也有所區別。至于的大小還與磁芯材料的粗細、長短等幾何形狀有關，例如，對棒形鐵芯或包含有空氣隙的環形磁芯來說，。用的錳鋅鐵氧體材料制作的天線磁棒，其常常不到10。5、2、8互感由于電路中電流的變化，而引起鄰近另一電路中產生感電動勢的現象叫做互感現象。導體由于互感現象，在次級線圈中產生感生電動勢。感生電動勢的大小和初級線圈中電流的變化率成正比，_。式中的比例常數叫做

9、互感系數。（2）單位：在國際單位制中，互感系數的單位是亨利。（3）說明互感系數的大小和初、次級線圈的自感系數有關。當兩個自感系數分別為L1和L2的線圈有閉合鐵芯相連，而且初、次級線圈又耦合得十分緊密的情況下，即可看作是一種理想耦合。在理想耦合時互感系數。在一般情況下，兩線圈之間不一定有鐵芯相連，它們之間的磁耦合并不很緊密，其中某線圈中電流所激發的磁通量不全部通過另一線圈時，那么，k為耦合系數，它的物理意義是表示為磁耦緊密程度。K值和兩線圈或回路的相對位置以及和周圍的介質材料有關。對于k值的選取，由實際需要而定。如果要減小互感干擾，則選取較小的耦合系數；如果要加強互感，則選取較大的耦合系數。5.

10、3 整流和濾波圖5-4-1圖5-4-2531、整流（1）半波整流（2）全波整流圖5-4-3圖5-4-4（3）橋式整流532、濾波例4、氖燈接入頻率、電壓為120V的交流電路中共10分鐘，若氖燈點燃和熄滅電壓，試求氖燈的發光時間。例5、如圖5-4-15所示電路中，輸入電壓，直流電源電動勢。（1）求的波形；（2）將D反接后，又當如何？例6、如圖5-4-19所示電路中，電源內阻可略，電動勢都是30V，。將K依次接“1”和“2”時，各電阻上的電流強度是多少？兩點誰的電勢高？圖5-4-19圖5-4-20圖5-4-21 5、4電磁振蕩與電磁波541、電磁振蕩542、電磁場543、電磁波例7、如果回旋加速器的高頻電源是一個LC振蕩器，加速器的磁感強度為B。被加速的帶電粒子質量m、帶電量為q，那么LC振蕩電路中電感L和電容C的乘積LC為何值？例8、在圖5-4-22所示的電路中，當電容器上電壓為零的各時刻，開關S交替閉合、斷開，畫出電感線圈L上電壓隨時間t持續變化的圖線，忽略電感線圈及導線上的電阻。例9、如圖5-4-24所示，正方形線圈abcd繞對稱在勻強磁場中勻速運動，轉數轉/分。若已知ab=bc=0.20米，匝數N=