第1課時 正弦交流電的產生及描述班級 姓名 知識梳理】1．正弦交流電的產生：線圈在勻強磁場中的勻速轉動。正弦交流電有兩種：一種是電樞旋轉式發電機另一種是磁極旋轉式。正弦交流電的數學表達：電動勢e=Esinot，其中E=nBS?、①為發電機轉子的轉動角速度，m m2兀也稱之為交流電的角頻率，交流電的周期T二 。對于交流電的輸出電壓、電流隨時間的變化函數o可通過全電路歐姆定律與外電路歐姆定律推導，但同期一定是相同的。交流發電機在勻速轉動過程中，在線圈平面垂直于磁場時（該平面稱之為中性平面），此時的電動勢為零，即此時的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，在線圈平面與磁場平行時，雖然磁通量為零，但感應電動勢最大，磁通量的變化率最大。交流電的有效值：如果交流電在某一電阻上產生的熱效應與直流電的熱效應相同，我們將直流電的電流或電壓值稱之為該交流電的有效值。對正弦交流電的有效值與最大值間的關系為：I= 、2E、U。E=^m、U=—m°<2<2在實際應用中，交流電器銘牌上標明的額定電壓、額定電流、交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓、保險絲的熔斷電流都是有效值°若沒有特別說明（包括在題目中），提到的電流、電壓、電動勢時，都是指有效值°電容器的耐壓值是交變電流的最大值°明確：交變電流中的“四值”（以電壓為例）在研究電容器的耐壓值時只能應用最大值；在研究某一時刻線圈受到的電磁力時，只能用瞬時值在研究交流電的熱效應，只能用有效值；在研究交變電流通過導體橫截面的電荷量時，只能用平均值°典型例題】示，則下列說法中正確的是（ABCD例示，則下列說法中正確的是（ABCD）t1時刻通過線圈的磁通量為零t2時刻通過線圈的磁通量絕對值最大t3時刻通過線圈的磁通量變化率絕對值最大每當電流變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大B.2Wb/sD.20Wb/s例2如圖所示，一個匝數為10的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，周期為T；若把萬用電表的選擇開關撥到交流電壓檔，測得a、b兩點間的電壓為20V,則可知：從中性面開始計時，當B.2Wb/sD.20Wb/sA.1.41Wb/sC.14.1Wb/s

例3有一個電子器件，當它兩端的電壓高于100V時導電，等于或小于100V時則不導電。若把這個電子器件接到100V、50Hz的正弦交流電源上時，這個電子器件將（）不導電 B.每秒鐘內導電50次C.每秒鐘導內電100次 D.每次導電的時間為0.005s例4計算下列兩種交變電流的有效值。::：0.::：0.；02,:——: j~:iuN^10'2s例5如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=0.5T,邊長L=10cm的正方形線圈abed共100匝,線圈電阻r=lQ,線圈繞垂直與磁感線的對稱軸OO/勻速轉動，角速度為e=2nrad/s,外電路電阻R=4Q,求:（1） 線圈轉動過程中感應電動勢的最大值；（2） 由圖示位置（線圈平面與磁感線平行）轉過60°時的瞬時感應電動勢；（3） 如果從中性平面開始記時，寫出發電機輸出電壓的瞬時表達式；（4） 設發電機由柴油機帶動，其它能量損失不計，則線圈轉一周，柴油機要做多少功？（5）從圖示位置開始，線圈轉過60°的過程中通過電阻R的電量是多少？例6曾經流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發電機，圖甲為其結構示意圖.圖中N、S是一對固定的磁極，abed是固定在轉軸上的矩形線框.轉軸過be的中點、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0=1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示.當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而使線框在磁極間轉動.設線框由N=800匝導線圈組成，每匝線圈的面積S=20cm2,磁極間的磁場可視為勻強磁場，磁感應強度B=0.01T,自行車車輪的半徑R]=35cm,小齒輪的半徑R2=4.0cm,大齒輪的半徑R3=10.0cm（見圖乙）.現從靜止開始使大齒輪加速轉動，問大齒輪的角速度為多大才能使發電機輸出電壓的有效值U=3.2V?（假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動）

【鞏固練習】1．一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示．則下列說法正確的是()A．t=0時刻，線圈平面與中性面垂直t=0.01s時刻，①的變化率最大t=0.02s時刻，交流電動勢達到最大該線圈相應產生的交流電動勢的圖象如圖乙所示.將硬導線中間一段折成不封閉的正方形，每邊長為1,它在磁感應強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中勻速轉動，轉速n導線在a、b兩處通過電刷與外電路電阻應為()A.(2兀12nB)2~T~B.2(兀12nB)2PC.(1電阻應為()A.(2兀12nB)2~T~B.2(兀12nB)2PC.(12nB)22PD.(12nB)2

P面積為S的兩個完全相同的單匝金屬線圈分別放置在如圖甲、乙所示的磁場中，甲圖中是磁感應強度為B0的勻強磁場，線圈在磁場中以周期T繞OO,軸做勻速轉動；乙圖中的磁場的變化規律為B=B0cos互t，從圖示時刻(t=0時刻)起計時，貝9( )TA.兩線圈中的磁通量變化規律均為申=BQScos2KtTB?兩線圈中感應電動勢達到最大值的時刻不同C?兩線圈中產生的交流電流的有效值不同D.從此刻起，T/4時間內流過線圈截面的電量相同O'4.(2005年北京卷)正弦交流電源與電阻R、交流電壓表按圖1所示的方式連接，R=10Q，交流表的示數是10V。圖2是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象，貝y( )通過R的電流iR隨時間t變化的規律是iR=\2cos100nt(A)TOC\o"1-5"\h\zR R通過R的電流iR隨時間t變化的規律是i嚴;2cos50nt(A)R RR兩端的電壓uR隨時間t變化的規律是uR=5<2cos100nt(V)R R f-R兩端的電壓uR隨時間t變化的規律是uR=5y2cos50nt(V)R R5.(2005年北京春季理綜)一個邊長為6cm的正方形金屬線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36Q。磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖所示，則線框中感應電流的有效值為多少？6.如圖所示，ab是半徑L、電阻不計的1/4圓周的金屬槽環，固定于豎直平面內，圓心為O.Oa是質量不計的輕金屬桿，其電阻為r,它的一端掛在O點(無摩擦)，另一端連一金屬小球，小球的質量為m,與金屬槽環接觸良好無摩擦，Ob是一根豎直的與金屬槽環相連接的金屬絲，其電阻為R.上述整個裝置置于水平方向垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B.現將金屬小球從a點由靜止開始釋放,它滑到b點時的速度為v,所經過的時間為t,問：這一過程中，感應電動勢的有效值是多大？7.(06年南通市二模)如圖甲所示電路中，D為晶體二極管(正向電阻為0,反向電阻為無窮大)，R1=R2=4Q,R3=6Q，當在AB間加上如圖乙所示的交變電壓時，求：在0—1X10-2s時間內通過R］的電流.1s內電阻R3所消耗的電能。如圖所示，將單匝正方形線圈ABCD的一半放入勻強磁場中，磁場的磁感應強度B=1T,讓它以邊界00/為軸以角速度爐100rad/s勻速轉動，在AB、CD邊的中點用電樞將電流輸送給小燈泡，線圈邊長L=0.2m，總電阻r=4Q，燈泡電阻R=2Q,不計P、Q接觸電阻及導線電阻，求：理想電壓表的讀數從圖示位置開始，在線圈轉動90°的過程中產生的平均感應電動勢為多少？從圖示位置開始，在線圈轉動圈90°的過程中燈泡上產生的熱量是多少？從圖示位置開始，在線圈轉動圈180°的過程中，通過燈泡的電量是多少？

第2課時變壓器電能的輸送班級 姓名 知識梳理】1．變壓器的構造：變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的．一個線圈跟電源連接，叫原線圈（也叫初級線圈）；另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（也叫次級線圈）；鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成．2.變壓器的變壓比：U:U=n1:n1212當n>n時，U>U知識梳理】1．變壓器的構造：變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的．一個線圈跟電源連接，叫原線圈（也叫初級線圈）；另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（也叫次級線圈）；鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成．2.變壓器的變壓比：U:U=n1:n1212當n>n時，U>U，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器.2121當nVn時，UVU,變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器.3.變2121壓器的變流比：nI=nI+nI+……11 22 33變壓器的高壓線圈匝數多而通過的電流小，可用較細的導線繞制變壓器的構造變壓器的低壓線圈匝數少而通過的電流大，應用較粗的導線繞制4.幾種常用的變壓器：①互感變壓器，繞在同一閉合鐵芯上的兩組獨立的原副線圈；②自偶變壓器,副線圈（或原線圈）是原線圈（或副線圈）的一部分；③調壓變壓器，是一種可以改變副線圈匝數的變壓器;④電壓互感器與電流互感器，用來測定高電壓與大電流的降壓變壓器與升壓變壓器。5.理想變壓器中原線圈和副線圈中電壓、電流、功率的決定關系是：輸入電壓決定了輸出電壓。輸出電流決定了輸入電流；輸出功率決定了輸入功率。6.輸電過程中，為了減小線路損失，可以采取的辦法是：減小輸出電流、減小輸電導線電阻典型例題】例1.如圖所示，為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，q為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則下列說法正確的是（ ）保持U及P的位置不變，S由a合到b時，I]將增大保持U及P的位置不變，S由a合到b時，R消耗的功率將減小保持U不變，S合在a處，使P上滑，I]將增大保持P的位置不變，S合在a處，若匕增大，I]將增大例2.如圖所示，理想變壓器的副線圈上接有三個燈泡，原線圈與一個燈泡串聯接在交流電源上.若四個燈泡完全相同，且都正常發光，則電源兩端的電壓U]與燈泡兩端的電壓U2之比為（ ）A.]：]B.2：] C.3：] D.4：]例3.下圖是一個理想變壓器的示意圖，鐵芯上繞有一個原線圈和兩個副線圈，匝數分別為竹、n2、n3.連接在兩個副線圈上的兩個負載電阻分別是R2、R3，加在原線圈上的電壓為U,則下列說法正確的是（ ）A.BC.D.負載電阻R2兩端的電壓為厶un]通過負載電阻R/勺電流為篤匕3nR]3nUnU通過原線圈的電流為古+3-nRnR]2 ]3整個電路消耗的總功率為n2U22+n2R

]2n2U2

3n2R]3《交變電流》與《電磁場和電磁波》交變電壓竹二久芒血曲，設t=0時刻為a“+”、b“交變電壓竹二久芒血曲，設t=0時刻為a“+”、b“一”，則副線圈輸出的電壓的波形（設c端電勢高于d端電勢時的電壓為正）是下圖中的（ ）例5.在遠距離輸電時，輸送的電功率為P,輸電電壓為U所用導線電阻率為°,橫截面積為S,總長度為L輸電線損失的電功率為P損，用戶得到的電功率為P用則下列關系是正確的是（ ）損用A.P=US2/°L B.P=P2°L/U2S C.P=P-US2/°LD.P=P（1-P°L/U2S）損損用用例6.如圖甲所示，在閉合鐵芯上繞著兩個線圈M和P,線圈P與電流表構成閉合回路。若在t1至t2這段時間內，觀察到通過電流表的電流方向自上向下（即為由c經電流表至d）,則可以判斷出線圈M兩端的電勢差ub隨時間t的變化情況可能是圖乙中的（ ）abC D例7.遠距離輸電線路的示意圖如圖，若發電機的輸出電壓不變，那么當用戶用電的總功率增大時（）升壓變壓器的原線圈中的電流保持不變降壓變壓器的輸出電壓升高降壓變壓器的輸出電壓降低輸電線上損失的功率增大例8.某小型電站的發電機輸出交流電壓為500V,輸出功率為50kw，如果用電阻為3的輸電線向遠處用戶輸電，這時用戶獲得的電壓和電功率是多少？假如要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%,則發電站要安裝一個升壓變壓器，到達用戶前再用降壓變壓器變為220V供用戶使用。不考慮變壓器能量的損失，這兩個變壓器原、副線圈的匝數比各是多少？

【鞏固練習】如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A、B兩點接交流電壓U時，五個相同的燈泡均正常發光，則原、副線圈的匝數比為 （ ）A.5：1 B.1：5C.4：1 D.1：4如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R,開始時開關K斷開.當K接通時,以下說法正確的是（）副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B?副線圈輸電線等效電阻R上的電壓將增大通過燈泡L］的電流減小原線圈中的電流增大如圖所示，一理想變壓器的原副線圈分別由雙線圈ab和cd（匝數都為竹）、ef和gh（匝數都為n2）組成，用I］和q表示輸入電流和電壓，I2和U2表示輸出電流和電壓，在下列四種連接法中，符合關系UnUn22InUnUn224=—的有(In21b與c相連，以a、d為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端b與c相連，以a、d為輸入端；e與g相連，f與h相連作為輸出端a與c相連，b與d相連作為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端a與c相連，b與d相連作為輸入端；e與g相連，f與h相連作為輸出端（2006年江蘇卷）如圖所示電路中變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關，P是滑動變阻器R的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓,/廣厶分別為原線圈和副線圈中的電流，下列說法正確的是（）保持P的位置及U1不變，S由b切換到a,則R上消耗的功率減小保持P的位置及U1不變，S由a切換到b,則I2減小保持P的位置及U1不變，S由b切換到a,則I1增大D?保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動，則I1減小如圖，甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，以下說法正確的是：（ ）線圈匝數N1<N2,N3<N4線圈匝數N1>N2,N3<N4甲圖中的電表是電壓表，乙圖中的電表是電流表甲圖中的電表是電流表，乙圖中的電表是電壓表遠距離高壓輸電，當輸送電功率相同時，輸送導線上損失的電功率是 （ ）與輸電電壓的平方成正比B?與輸電電壓的平方成反比與輸電導線上的電壓降的平方成正比與輸電導線上電流的平方成正比

在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器的鐵心的左右兩個臂上.當通以交流電時,每個線圈產生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間臂．已知線圈1、2的匝數之比n1：n2=2：1．在不接負載的情況下 ( )當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為110V當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為55V當線圈2輸入電壓110V時，線圈2輸出電壓為220V當線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓為110V8?如圖所示為四種亮度可調的臺燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈相同，且都是220V,40W”?當燈泡所消耗的功率都調至20W,哪種臺燈消耗的功率最小( )變阻器理想變壓器D如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數之比為竹：僞=4：1,原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等.a、b端加一定交流電壓后，求:(1)兩電阻消耗的電功率之比PA：PB，AB(2)兩電阻兩端電壓之比U:U.AB某發電廠通過兩條輸電線向遠處的用電設備供電.當發電廠輸出的功率為P0時，額定電壓為U的用電設備消耗的功率為P「若發電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，至I」達用電設備所在地，再通過一臺降壓變壓器t2把電壓降到用電設備的額定電壓，供用電設備使用，如圖13-3-1所示?這樣改動后，當發電廠輸出的功率仍為P0,用電設備可獲得的功率增加至P2?試求所用升壓變壓器-的原線圈與副線圈的匝數比N1/N2以及降壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數比n1/n2各為多少?

第3課時 電感和電容、電磁場和電磁波班級 姓名 【知識梳理】1．電感和電容對交變電流的作用，感抗和容抗2．麥克斯韋電磁場理論可以表示為：變化的磁場產生電場；變化的電場產生磁場；均勻變化的電場（磁場）在周圍空間產生穩定的磁場（電場）；非均勻變化的電場（磁場）在周圍空間產生變化的磁場（電場）；周期性變化的電場（磁場）產生周期性變化的磁場（電場）；振蕩電場產生同頻率振蕩的磁場（電場）。3．電磁波是變化的電場與變化的磁場交替產生并由近及遠地向外傳播。電磁波屬于橫波，電磁波的傳播不需要介質；在真空中的傳播速度是3x108m/so4．向外發射無線電波，振蕩電路必須具備如下特征：要有足夠高的頻率；采用開放電路。利用無線電波傳播信號，通常要求無線電波隨各種信號而改變，常用的方法有調幅、調頻率兩種。雷達：雷達是利用無線電流來測定物體位置的無線電設備。當雷達向目標發射無線電波時，在指示器的熒光屏上呈現一個尖形波；在收到反射回來的無線電波時，在熒光屏上呈現兩個尖形波。根據這兩個波的距離，可直接從熒光屏的刻度讀出障礙物的距離。【典型例題】TOC\o"1-5"\h\z例1.如圖所示，平行板電容器與燈泡串聯，接在交流電源上燈泡正常發光，則（ ）把電介質插入電容器，燈泡一定變亮 一?——|把電容器兩極板距離增大，燈泡一定變亮 1 二二使電容器兩極板正對面積減小，燈泡一定變亮 ?使交流電頻率增加，燈泡變亮例2.如圖所示，把電阻、電感器、電容器并聯接到一交流電源上，三個電流表的示數相同.若保持電源電壓不變，而將頻率加大，則三個電流表的示數I］、I2、I3大小的關系是（ ）I=1=1 B./>1>/23 1 2 3C.I>I>I D.I>I>I1 3 3 1 2例3.關于電磁場和電磁波，下列說法正確的是（ ）在電場的周圍空間一定產生磁場任何變化的電場周圍空間一定產生變化的磁場均勻變化的電場周圍空間產生變化的磁場振蕩電場在周圍空間產生變化的振蕩磁場只要空間某個區域有變化的電場或磁場，就能產生電磁波.電磁波由真空進入介質，速度變小，頻率不變只要發射電磁波電路的電磁振蕩一停止，產生的電磁波立即消失H、電磁波是橫波例4.如圖所示，內壁光滑的塑料管彎成的圓環平放在水平桌面上，環內有帶負電小球，整個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然增大時，小球將（）沿順時針方向運動沿逆時針方向運動在原位置附近往復運動仍然保持靜止狀態

例6.有一裝置如圖所示，整個裝置處于真空中，從陰極K發射出的電子通過第I區域，從陽極小孔B射出進入由金屬管構成的第II區域，離開金屬管后進入有一均勻磁場的第III區域，磁場方向垂直紙例5.在如圖所示的電路中，L是電阻不計的電感器，C是電容器，閉合開關S,待電路達到穩定狀態后，再打開開關S，LC例6.有一裝置如圖所示，整個裝置處于真空中，從陰極K發射出的電子通過第I區域，從陽極小孔B射出進入由金屬管構成的第II區域，離開金屬管后進入有一均勻磁場的第III區域，磁場方向垂直紙面向里，電子在哪個區域內會發射電磁波（）只在第I區域只在第II區域只在第III區域只在第I、III區域例7.如圖所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則此時A板帶正電線圈L兩端電壓在增大電容器C正在充電電場能正在轉化為磁場能例8.按照有關規律，工作場所受到的電磁輻射強度（單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.50W/m2，若某小型無線通訊裝置的電磁輻射功率是1W,那么在距離該通訊裝 m以外是符合規定的安全區域.（已知球面面積為S=4兀R2）例9某雷達工作時，發射電磁波的波長久=20cm,每秒脈沖數n=5000,每個脈沖持續時間t=0.02s問電磁波的振蕩頻率為多少？雷達最大的偵察距離是多少？例10.同步衛星可以轉播無線電話，問說話后經多長時間才能聽到對方的回話？（設衛星到地球上兩地的距離都看作衛星的高度，并假設對方聽到話后立即回話，地球質量為 6x1024kg，地球半徑為6.4x106km）

【鞏固練習】如圖所示為電子技術中常用的電路之一。a圖前級輸入為低頻交流與直流成份，b圖前級輸入為高頻交流與直流成份，c圖前級輸入為高頻交流與低頻交流。下列敘述正確的是 （ ）A.圖a中后級輸出只有交流成分 B.圖b中后級輸出只有直流成分C.圖cA.圖a中后級輸出只有交流成分 B.圖b中后級輸出只有直流成分C.圖c中后級輸出只有低頻交流成分 D.圖c中后級輸出只有高頻交流成分2?如圖所示L為電感線圈，C為電容，A、B為兩只相同的燈泡，將他們接在電壓為U的交流電源上，兩燈泡的亮度相同，若保持電源電壓不變的是 （ ）兩燈泡亮度不變A燈泡亮度不變，B燈泡變亮A燈泡變暗，B燈泡變亮A燈泡變亮，B燈泡變暗而將電源頻率增大，下列關于兩燈泡發光情況說法正確3.“二分頻”，音箱內有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器.音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動?圖為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L1和L2級是線圈，C1和C2是電容器（ ）甲揚聲器是高音揚聲器C2的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器l2的作用是減弱乙揚聲器的低頻電流2ABCD4.5.電磁波和聲波相比較，下列說法中正確的是（）電磁波在介質中的傳播速度與電磁波的頻率有關，聲波的傳播速度與聲波頻率無關電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳播需要介質由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度要減小，聲波的傳播速度要增大由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長變大，聲波的波長也變大德國《世界報》曾