1、高高 考考 復復 習習十三十三【交變電流電磁振蕩電磁波交變電流電磁振蕩電磁波】三課時三課時恒定電流恒定電流: :大小和大小和方向都不隨時間變方向都不隨時間變化的電流；化的電流；交變電流交變電流: :大小和大小和方向隨時間周期性方向隨時間周期性變化的電流；變化的電流；1.正弦式交變電流的產生原理及變化規律正弦式交變電流的產生原理及變化規律:一、正弦式交變電流：一、正弦式交變電流：當閉合矩形線圈在當閉合矩形線圈在勻強磁場勻強磁場中，繞中，繞垂直于磁感線垂直于磁感線的軸線的軸線做做勻速勻速轉動時，閉合線圈中就有交流電產轉動時，閉合線圈中就有交流電產生試導出瞬時電動勢生試導出瞬時電動勢 e 的表達式。

2、的表達式。中性面中性面開始計時：開始計時：e= NBL1L2 sint=NBSsint=Emsint電動勢隨時間按正弦規律變化。電動勢隨時間按正弦規律變化。垂直于中性面垂直于中性面開始計時：開始計時： e=Em cost 電流的瞬時值：電流的瞬時值：電壓的瞬時值：電壓的瞬時值：eR總總EmR總總eR總總i= = sint =Im sint u=iR = Im Rsint =Um sint Em=NBS2.中性面中性面:中性面在垂直于磁場位置中性面在垂直于磁場位置線圈通過中性面時，穿過線圈的線圈通過中性面時，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大線圈平面通過中性面時線圈平面通過中性面時感應電動勢為零感應

3、電動勢為零線圈平面每轉過中性面時，線圈中感應電流方向線圈平面每轉過中性面時，線圈中感應電流方向改變一次，轉動一周線圈兩次通過中性面，故改變一次，轉動一周線圈兩次通過中性面，故一周一周里線圈中電流方向改變兩次里線圈中電流方向改變兩次 3.圖象表示：圖象表示：TTT4.交流發電機交流發電機: （1）發電機的基本組成：）發電機的基本組成： 用來產生感應電動勢的線圈（叫電樞）用來產生感應電動勢的線圈（叫電樞） 用來產生磁場的磁極用來產生磁場的磁極（2）發電機的基本種類）發電機的基本種類 轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子旋轉電樞式發電機旋轉電樞式發電機旋轉磁極式發電機

4、旋轉磁極式發電機5.其它交變電流其它交變電流:交變電流的特點：方向隨時間變化！交變電流的特點：方向隨時間變化！itititit例題：例題：試分析下列電流屬于交變電流的是試分析下列電流屬于交變電流的是( )例題例題：一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁力線的：一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁力線的軸勻速轉動，若圖所示為穿過線圈的磁通量隨時間的軸勻速轉動，若圖所示為穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖線，則下面說法正確的是：變化圖線，則下面說法正確的是：At=0時，線圈平時，線圈平面與中性面垂直面與中性面垂直Bt=0.01s時刻，時刻，磁通量的變化率最大磁通量的變化率最大Ct=0.02s時刻，時刻，線圈

5、產生的電動勢達到最大線圈產生的電動勢達到最大Dt=0.03s時刻，時刻，線圈產生的電動勢為零線圈產生的電動勢為零D例題：例題：如圖所示，共如圖所示，共n匝、阻值為匝、阻值為r、邊長為、邊長為L的正方形的正方形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，磁場的線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為磁感應強度為B，線圈軸線，線圈軸線OO與磁場邊界重合。線圈與磁場邊界重合。線圈按圖示方向勻速轉動，轉動的角速度為按圖示方向勻速轉動，轉動的角速度為。開始計時的。開始計時的時刻，線圈平面與磁場方向垂直，規定電流方向沿時刻，線圈平面與磁場方向垂直，規定電流方向沿abcd為正方向。則線圈內感應

6、電流隨時間變化的圖像為正方向。則線圈內感應電流隨時間變化的圖像應是圖（乙）中的應是圖（乙）中的A例題例題:(07四川四川) 如圖所示，矩形線圈如圖所示，矩形線圈abcd在勻強在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和和P2以以相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場相同的角速度勻速轉動，當線圈平面轉到與磁場方向平行時方向平行時 ( ) A線圈繞線圈繞P1轉動時的電流轉動時的電流等于繞等于繞P2轉動時的電流轉動時的電流 B線圈繞線圈繞P1轉動時的電動轉動時的電動勢小于繞勢小于繞P2轉動時的電動勢轉動時的電動勢 C線圈繞線圈繞P1和和P2轉動時電流的方向相同

7、，都是轉動時電流的方向相同，都是abcd D 線圈繞線圈繞P1轉動時轉動時dc邊受到的安培力大于繞邊受到的安培力大于繞P2轉動時轉動時dc邊受到的安培力邊受到的安培力 dabcBP1P2A2、描述交變電流的大小：、描述交變電流的大小： 最大值：最大值：Em、Im、Um 瞬時值：瞬時值：e、i、u 有效值有效值: E、I、U1、描述交變電流變化快慢：、描述交變電流變化快慢：T、 f、 、 n二、交變電流的二、交變電流的描述描述: 物理量都有物理量都有約定的表示法約定的表示法，千萬不要混用！千萬不要混用！ 21 fTn2T2f2 )/(nf秒秒轉轉 瞬時值：瞬時值：它是反映不同時刻交變電流的大小和

8、方它是反映不同時刻交變電流的大小和方向，正弦式電流瞬時值表達式為正弦函數時向，正弦式電流瞬時值表達式為正弦函數時,應當注應當注意必須從中性面開始。意必須從中性面開始。 e=NBS sint【例題】【例題】交流發電機的轉子由交流發電機的轉子由BS的位置開始勻速的位置開始勻速轉動，與它并聯的電壓表的示數為轉動，與它并聯的電壓表的示數為14.1V，那么當線，那么當線圈轉過圈轉過30時交流電壓的瞬時值為時交流電壓的瞬時值為 V。17.3U=Umcost最大值：最大值：也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反映的是交流電大小的變化范圍，當線圈平面跟磁感映的是交流電大小的變化范

9、圍，當線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，（轉軸垂直于磁感線平行時，交流電動勢最大，（轉軸垂直于磁感線）。線）。注意：注意：電容器接在交流電路中，則交變電壓的最大電容器接在交流電路中，則交變電壓的最大值不能超過電容器的耐壓值。值不能超過電容器的耐壓值。【例題】【例題】把一電容器把一電容器C接在接在220V的交流電路中，為的交流電路中，為了保證電容不被擊穿，電容器了保證電容不被擊穿，電容器C的耐壓值是多少？的耐壓值是多少？VUUm3112 有效值：有效值：交變電流的有效值是根據電流的熱效應交變電流的有效值是根據電流的熱效應規定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果規定的：讓交流和直流通過相

10、同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內產生的它們在相同的時間內產生的熱量相等熱量相等，就把這一直，就把這一直流的數值叫做這一交流的有效值。流的數值叫做這一交流的有效值。t/sI/A1210-20例題：例題：圖象圖象1為為10A的直流電，圖象的直流電，圖象2表示最大值為表示最大值為20A的交流電，讓它們通過相同的電阻的交流電，讓它們通過相同的電阻R，在相同的，在相同的時間內產生的熱量相等嗎？時間內產生的熱量相等嗎？V14.142V20U 例題例題: 通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求通過某電阻的周期性交變電流的圖象如右。求該交流電的有效值該交流電的有效值I。23“等效法等效法”是一種物理學重

11、要的是一種物理學重要的思維方法，交流電的思維方法，交流電的“有效值有效值”就是等效為相應的直流電。就是等效為相應的直流電。注意：注意：對于非正弦電流的有效值以上關系不成立，對于非正弦電流的有效值以上關系不成立，應根據定義來求。應根據定義來求。&通常所說交流電壓、電流是用電壓表、電流表測通常所說交流電壓、電流是用電壓表、電流表測得的，都是指有效值得的，都是指有效值.&用電器銘牌上所標電壓、電流值也是指有效值用電器銘牌上所標電壓、電流值也是指有效值.&在計算交流電通過導體產生熱量、熱功以及確定在計算交流電通過導體產生熱量、熱功以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用有效值保險絲的熔斷電流時，只能用有效值

12、.&題目中沒有特殊說明的也為有效值題目中沒有特殊說明的也為有效值.正弦交流電正弦交流電的有效值跟的有效值跟最大值之間的關系是：最大值之間的關系是：mUU21 mII21 平均值：平均值：它是指交流電圖象中圖線與橫軸所圍成它是指交流電圖象中圖線與橫軸所圍成的面積值跟時間的比值的面積值跟時間的比值.例題：例題：正弦交流電是由閉合線圈在勻強磁場中勻正弦交流電是由閉合線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的線圈中感應電動勢隨時間變化的速轉動產生的線圈中感應電動勢隨時間變化的規律如圖所示，則此感應電動勢的有效值為規律如圖所示，則此感應電動勢的有效值為V，頻率為，頻率為Hz（05上海）上海）高考題賞析：高考題賞析：

13、220 50 例題：例題：處在勻強磁場中的矩形線圈處在勻強磁場中的矩形線圈abcdabcd，以恒定的角，以恒定的角速度繞速度繞abab邊轉動，磁場方向平邊轉動，磁場方向平行于紙面并與行于紙面并與ab垂直。垂直。在在t=0時刻，線圈平面與紙面重合（如圖），線圈的時刻，線圈平面與紙面重合（如圖），線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規定由邊離開紙面向外運動。若規定由abcda方向的感應電流為方向的感應電流為正，則能反映線圈中感應電流正，則能反映線圈中感應電流I隨隨時間時間t變化的圖線是變化的圖線是（05全國全國） Babcdt0ICt0IDt0IAt0IBC A通過通過R的電流的電流iR隨時間隨時間t

14、變化的規律是變化的規律是iR=cos100t (A)B通過通過R的電流的電流iR隨時間隨時間t變化的規律是變化的規律是iR=cos50t (A)CR兩端的電壓兩端的電壓uR隨時間隨時間t變化的規律是變化的規律是uR=5cos100t (V)DR兩端的電壓兩端的電壓uR隨時間隨時間t變化的規律是變化的規律是uR=5cos50t (V)2222例題：例題：正弦交流電源與電阻正弦交流電源與電阻R交流電壓表按圖交流電壓表按圖1所所示的方式連接，示的方式連接，R=10，交流表的示數是，交流表的示數是10V。圖。圖2是交變電源輸出電壓是交變電源輸出電壓u隨時間隨時間t變化的圖象，則變化的圖象，則 （05北

15、京）北京） 圖圖1VR交變電源交變電源Um-UmU/Vt/10-2s120圖圖2A baBl例題：例題：將硬導線中間一段折成不封閉的正方形，每將硬導線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長邊長L，它在磁感應強度為，它在磁感應強度為B方向如圖的勻強磁方向如圖的勻強磁場中勻速轉動，轉速為場中勻速轉動，轉速為n，導線在，導線在ab兩處通過電兩處通過電刷與外電路連接，外電路有額定功率為刷與外電路連接，外電路有額定功率為P的小燈泡的小燈泡并正常發光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不并正常發光，電路中除燈泡外，其余部分的電阻不計，燈泡的電阻應為計，燈泡的電阻應為（05天津）天津）(2L 2nB )2/P2(L

16、 2nB )2/P(L2nB )2/2P(L2nB )2/PB 三、感抗和容抗（統稱電抗）三、感抗和容抗（統稱電抗）1、感抗表示電感對交變電流的阻礙作用，其特點是、感抗表示電感對交變電流的阻礙作用，其特點是“通直流，阻交流通直流，阻交流”、“通低頻，阻高頻通低頻，阻高頻” 2、容抗表示電容對交變電流的阻礙作用，其特點是、容抗表示電容對交變電流的阻礙作用，其特點是“通交流，隔直流通交流，隔直流”、“通高頻，阻低頻通高頻，阻低頻” 2f C容抗：容抗：XC=1感抗：感抗：XL=2f L例題：例題：在圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增在圖所示的電路中，如果交變電流的頻率增大大(假設有效值不變假設有

17、效值不變)，1、2和和3燈的亮度變化情況是燈的亮度變化情況是A1、2兩燈均變亮，兩燈均變亮，3燈變暗燈變暗B1燈變亮，燈變亮，2、3兩燈均變暗兩燈均變暗C1、2燈均變暗，燈均變暗，3燈亮度不變燈亮度不變D1等變暗，等變暗，2燈變亮，燈變亮，3燈亮度不變燈亮度不變D例題：例題：測定壓力變化的電容式傳感器的原理圖所示，測定壓力變化的電容式傳感器的原理圖所示，A為固定電極，為固定電極，B為可動電極，為可動電極，AB組成一個電容可變組成一個電容可變的電容器可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可的電容器可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可動電極上時，是可動電極發生形變，從而改變了電容動電極上時，是可動電極

18、發生形變，從而改變了電容器的電容現將此電容傳感器連接到如圖所示的交流器的電容現將此電容傳感器連接到如圖所示的交流電路中，圖中電流表為交流電表，電路中，圖中電流表為交流電表，R為保護電阻，若為保護電阻，若保持電的頻率及電壓的有效值不變，則（）保持電的頻率及電壓的有效值不變，則（）待測待測AabRB BA AA.當待測壓力增大時，電容器的電容將減小當待測壓力增大時，電容器的電容將減小B.當待測壓力增大時，電流表的示數將增大當待測壓力增大時，電流表的示數將增大C.當待測壓力不變時，當待測壓力不變時，電流表的示數為零電流表的示數為零D.當待測壓力為零時，當待測壓力為零時，電流表的示數為零電流表的示數為

19、零B1理想變壓器的構造、作用、原理及特征理想變壓器的構造、作用、原理及特征:作用：作用：在輸送電能的過程中改變電壓在輸送電能的過程中改變電壓.原理：原理：其工作原理是利用了電磁感應現象其工作原理是利用了電磁感應現象(互互感現象感現象) 構造：構造：兩組線圈（原、兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個閉副線圈）繞在同一個閉合鐵芯上構成變壓器合鐵芯上構成變壓器特征：特征：正因為是利用電磁感應現象來工作的，正因為是利用電磁感應現象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變改變交變電壓交變電壓 2理想變壓器的理想化規律：理想變壓器的理想化規律：tnE111

20、 tnE222 忽略原、副線圈內阻忽略原、副線圈內阻U1E1 ，U2E2考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數都相等任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數都相等 21 理想變壓器的電壓變化規律理想變壓器的電壓變化規律 2121nnUU 12212211nnIIIUIU 例題：例題：如圖所示如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數比為理想變壓器原、副線圈匝數比為4：1平行金屬導軌與原線圈相連，當導體平行金屬導軌與原線圈相連，當導體ab在勻強磁在勻強磁場中勻速運動時，電流表場中勻速運動時，電流表A1示數為示數為12mA，則電流，

21、則電流表表A2示數為示數為_mA03.需要特別引起注意的是需要特別引起注意的是: 2121nnUU 即對同一變壓器的即對同一變壓器的任意任意兩個線圈兩個線圈 P入入=P出出 即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。輸入功率總等于所有輸出功率之和。 只有當變壓器只有一只有當變壓器只有一個副線圈工作時適用個副線圈工作時適用 12212211nnII,IUIU R/nUnIUP2112111 輸入功率由輸出功率決定輸入功率由輸出功率決定 例題：例題：如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數分如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數分別為別為nl和和

22、n2， 當負載電阻當負載電阻R中流過的電流為中流過的電流為I時，原時，原線圈中流過的電流為線圈中流過的電流為 ；現減小負載電阻；現減小負載電阻R的的阻值，則變壓器的輸入功率將阻值，則變壓器的輸入功率將 （填（填“增增大大”、“減小減小”或或“不變不變”） 06上海卷上海卷 12nIn增大增大例題例題:如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數之如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數之比為比為20 1,原線圈接正弦交流電源，副線圈接原線圈接正弦交流電源，副線圈接入入“220 V,60 W”燈泡一只，且燈光正常發光。燈泡一只，且燈光正常發光。則則06四川四川A.電流表的示數為電流表的示數為 B.電源輸出功率為

23、電源輸出功率為1200W C.電流表的示數為電流表的示數為 D.原線圈端電壓為原線圈端電壓為11 V A22023A2203C B 例題：例題：如圖（如圖（a）、（）、（b）所示，當圖中）所示，當圖中a、b兩兩端與端與e、f兩端分別加上兩端分別加上220 V的交流電壓時，的交流電壓時，測得測得c、d間與間與g、h間的電壓均為間的電壓均為110 V.若分若分別在別在c、d兩端與兩端與g、h兩端加上兩端加上110 V的交流電的交流電壓，則壓，則a、b與與e、f間的電壓為間的電壓為(97全國全國)A.220 V，220 V B.220 V，110 VC.110 V，110 VD.220 V，0n2

24、Ln3 R220Vn1例題：例題：理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的匝數分別為匝數分別為n1=1760匝、匝、n2=288匝、匝、n3=8000匝，電源電壓為匝，電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的上連接的燈泡的實際功率為實際功率為36W，測得初級線圈的電流為，測得初級線圈的電流為I1=0.3A，求通過，求通過n3的負載的負載R的電流的電流I3。I3=0.03A 測低電壓測低電壓U U2 2可算可算出被測高電壓出被測高電壓U U1 1電壓互感器電壓互感器( n( n1 1 n n2 2 ) )2121nnUU 由由4、變壓器的應用、變壓器的應用電流互感

25、器電流互感器測小電流測小電流I I2 2可算可算出被測大電流出被測大電流I I1 1( n1 n2 )1221nnII 由由遠距離輸電遠距離輸電: 功率之間的關系是：功率之間的關系是：P1=P1，P2=P2，P1=Pr+P2 電壓之間的關系是：電壓之間的關系是： 2r122221111UUU,nnUU,nnUU 電流之間的關系是：電流之間的關系是： 2r122221111III,nnII,nnII 遠距離輸電的示意圖遠距離輸電的示意圖;包括發電機、兩臺變壓器、輸包括發電機、兩臺變壓器、輸電線等效電阻和負載電阻電線等效電阻和負載電阻 例題例題: 某發電站的輸出功率為某發電站的輸出功率為104KW

26、,輸出電壓為輸出電壓為4kV，通過理想變壓器升壓后向，通過理想變壓器升壓后向80km遠處供電。遠處供電。已知輸電導線的電阻率為已知輸電導線的電阻率為=2.410-8m,導線導線橫截面積為橫截面積為1.510-4m2，輸電線路損失的功率，輸電線路損失的功率為輸出功率的為輸出功率的4%，求：，求：06廣東卷廣東卷（1）升壓變壓器的輸出電壓；）升壓變壓器的輸出電壓；（2）輸電線路上的電壓損失。）輸電線路上的電壓損失。 8104V 3200V例題：例題：學校有一臺應急備用發電機，內阻為學校有一臺應急備用發電機，內阻為r=1，升壓變壓器匝數比為升壓變壓器匝數比為1 4，降壓變壓器的匝數比為，降壓變壓器的

27、匝數比為4 1，輸電線的總電阻為，輸電線的總電阻為R=4，全校，全校22個教室，個教室，每個教室用每個教室用“220V，40W”的燈的燈6盞，要求所有燈盞，要求所有燈都正常發光，則：都正常發光，則：發電機的輸出功率多大？發電機的輸出功率多大？發電機的電動勢多大？發電機的電動勢多大？輸電線上損耗的電功率多大？輸電線上損耗的電功率多大？ R5424W 250V 144W 1.電磁振蕩電磁振蕩正向正向放電放電反向反向放電放電正向正向充電充電反向反向充電充電+ + + +0t4Tt 2Tt 43Tt Tt 電磁場和電磁波電磁場和電磁波 tiOTqi與與q，B與與E，磁場能與電場能均為互補關系，磁場能與

28、電場能均為互補關系一個周期內：充放電各兩次一個周期內：充放電各兩次 能量轉化兩次能量轉化兩次振蕩周期：振蕩周期：CLT2CLf21例題：例題：在在LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法錯誤的是：則下列說法錯誤的是： A若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電；若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電； B若電容器正在放電，則電容器上極板帶負電；若電容器正在放電，則電容器上極板帶負電； C若電容器上極板帶正電，若電容器上極板帶正電， 則線圈中電流正在增大；則線圈中電流正在增大； D若電容器正在放電，則自若電容器正在放電，則自 感電動勢正在阻礙電流增大感電動

29、勢正在阻礙電流增大例題：例題：LC回路中電容兩端的電壓回路中電容兩端的電壓u隨時間隨時間t變化變化的關系如圖所示，則：的關系如圖所示，則：A在時刻在時刻t1，電路中的電流最大；，電路中的電流最大；B在時刻在時刻t2，電路的磁場能量大；，電路的磁場能量大；C從時刻從時刻t2到到t3，電路的電場能不斷增大，電路的電場能不斷增大D從時刻從時刻t3到到t4，電容的帶電量不斷增大，電容的帶電量不斷增大ABBC2.電磁場電磁場:麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場的兩大支柱：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場。產生電場，變化的電場產生磁場。注意：兩點理解注意：兩點理解振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場；振蕩磁場振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場；振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場。產生同頻率的振蕩電場。 變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一個不可分離的統一的場，這就是電磁場。個不可分離的統一的場，這就是電磁場。 3.電磁波：電磁波：變化的電場和磁場從產生的區域由近及遠地向變化的電場和磁場從產生的區域由近及遠地向周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。周圍空間傳播開去，就形成了電磁波。 頻率足夠高頻率足夠高（單位時間內輻射出