综综合合物物理理 第第九九章章交交流流电电、电电磁磁振振荡荡、电电磁磁波波一一 、 交交 变变 电电 流流1、交变电流的定义、交变电流的定义方向随时间做周期性变化的电流。方向随时间做周期性变化的电流。2、交交流流电电的的产产生生中性面：中性面：和磁感线垂直的平面和磁感线垂直的平面具有最大的磁通量具有最大的磁通量maxBS具有最小的感生电动势具有最小的感生电动势min0 (因因 VB）特特特特点点点点BVV3、方向变化原因、方向变化原因线圈和磁场的相对位置发生变化线圈和磁场的相对位置发生变化线圈通过中性面时，线圈中的线圈通过中性面时，线圈中的I感感方向将发生变化。方向将发生变化。线圈每转动一周，感生电流线圈每转动一周，感生电流I感感方向变化两次方向变化两次4 4、交流电的变化规律、交流电的变化规律 1、线圈在匀强磁场中绕垂直磁感强度、线圈在匀强磁场中绕垂直磁感强度B的转轴从中的转轴从中性面开始转动时性面开始转动时,电动势为电动势为e2BL1Vsin tBS sin tEmsin t ，是正弦规律变化的。，是正弦规律变化的。 2、回路中的电流强度也按正弦规律变化，大小为、回路中的电流强度也按正弦规律变化，大小为i Imsin tsin tBS R 3、外电路电阻上的电压也按正弦规律变化、外电路电阻上的电压也按正弦规律变化,大小为大小为uiR外外ImR外外sin tUm sin t5、交交流流电电的的变变化化规规律律的的图图象象描描述述6、交交流流电电发发电电机机发电机构造：发电机构造：转子转子(转动部分转动部分)定子定子(不动部分不动部分)发电机种类发电机种类旋转电枢式旋转电枢式转子转子:线圈线圈定子定子:磁体磁体输出输出电压不高电压不高,功率不大功率不大旋转磁极式旋转磁极式转子转子:磁体磁体定子定子:线圈线圈功率可达几十万千瓦功率可达几十万千瓦输出输出电压可达几万伏电压可达几万伏1、图示为某交流电的图象，则由图象可知、图示为某交流电的图象，则由图象可知A.交流电是时间交流电是时间t的正弦函数的正弦函数B.a、c两点对应线圈恰过中性面两点对应线圈恰过中性面C.从从0d过程线圈两次过中性面过程线圈两次过中性面D.t0时线圈恰好过中性面时线圈恰好过中性面0at(S)i(A)bcd2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦交流、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦交流电。当线圈通过中性面时，下列说法正确的是电。当线圈通过中性面时，下列说法正确的是 A.穿过线圈的磁通量最大穿过线圈的磁通量最大, 线圈中感生电动势也最大线圈中感生电动势也最大 B.穿过线圈的磁通量等于零穿过线圈的磁通量等于零,线圈中感生电动势最大线圈中感生电动势最大C.穿过线圈的磁通量最大穿过线圈的磁通量最大, 线圈中感生电动势等于零线圈中感生电动势等于零 D.穿过线圈的磁通量等于零穿过线圈的磁通量等于零, 线圈中感生电动势等于零线圈中感生电动势等于零二二、表表征征交交变变电电的的物物理理量量交流电在变化一周过程中能达到的最大值交流电在变化一周过程中能达到的最大值反映交流电变化范围反映交流电变化范围电器元件的耐压值要高于交流电的峰值电器元件的耐压值要高于交流电的峰值峰值分别用峰值分别用Em、Um、Im等大写字母表示等大写字母表示峰峰值值峰峰值值定义定义:让交、直流过同样电阻让交、直流过同样电阻,如在时间如在时间t内产生内产生相等热量，则直流电值称为交流电有效值相等热量，则直流电值称为交流电有效值正弦交流电正弦交流电的有效值和峰值间关系的有效值和峰值间关系交流电表的测量值是有效值交流电表的测量值是有效值有有效效值值有有效效值值周周 期期周周 期期T T交流电完成一次周期性变化交流电完成一次周期性变化(大小、方向大小、方向和变化趋势都回到原态和变化趋势都回到原态)所需时间所需时间单位是秒单位是秒.周期周期越长越长,交流电交流电变化越慢变化越慢频频 率率频频 率率f f交流电交流电1秒钟内完成周期性变化的次数秒钟内完成周期性变化的次数单位是赫兹单位是赫兹.频率频率越高越高, 交流电交流电变化越快变化越快周期和频率的关系周期和频率的关系周期和频率的关系周期和频率的关系 3.某线圈中感生电动势瞬时值是某线圈中感生电动势瞬时值是e=311sin314t伏，则伏，则它的峰值为伏；该线圈转动角速度为它的峰值为伏；该线圈转动角速度为rad/S；该线圈转动周期为该线圈转动周期为T秒；频率为秒；频率为fHz；若此线圈与阻值为若此线圈与阻值为100欧的电阻相连，则通过电阻欧的电阻相连，则通过电阻的电流的最大值为的电流的最大值为Im安；有效值为安；有效值为I_安安培；电流的瞬时值表达式为培；电流的瞬时值表达式为_安。安。1秒钟内秒钟内电路中产生的热量电路中产生的热量Q焦耳。焦耳。503140.023113.112.20i=3.11sin314t4842 . 500.4108.665i10sin5t 4、图示为一个正弦交流电的图象，由图象可知，、图示为一个正弦交流电的图象，由图象可知，t0.3秒时的电流瞬时值为安；秒时的电流瞬时值为安；t0.4秒时电流秒时电流的瞬时值为安；此电流的周期为的瞬时值为安；此电流的周期为T秒；秒；频率是频率是f赫兹；有效值为赫兹；有效值为I安培。线圈安培。线圈转动的角速度为转动的角速度为弧度弧度/秒；秒；此交流电的瞬时此交流电的瞬时表达式为安培。若电路中的电阻为表达式为安培。若电路中的电阻为10欧，欧，则该电路在则该电路在1秒钟内产生的热量秒钟内产生的热量Q焦耳。焦耳。t / si / A+10-100 0.1 0.3 0.5500三三 、 变变 压压 器器 2 2、理理想想变变压压器器、理理想想变变压压器器没有漏磁没有漏磁没有铜损没有铜损没有铁损没有铁损3 3、变变压压器器工工作作原原理理、变变压压器器工工作作原原理理1 1、原原理理图图、原原理理图图原线圈原线圈原线圈原线圈副线圈副线圈副线圈副线圈闭闭合合铁铁芯芯闭闭合合铁铁芯芯电磁感应规律电磁感应规律U1n1n2U24 4、理理想想变变压压器器的的变变压压比比、理理想想变变压压器器的的变变压压比比5 5、理理想想变变压压器器的的变变流流比比、理理想想变变压压器器的的变变流流比比A、B、C 5、理想变压器原、副线圈两侧相同物理量有、理想变压器原、副线圈两侧相同物理量有 A、交流电的频率、交流电的频率 B、交流电的功率、交流电的功率 C、磁通量的变化率、磁通量的变化率 D、交流电的最大值、交流电的最大值 6. 理想变压器的原、副线圈的匝数比为理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1，如果将，如果将原线圈接在原线圈接在6伏的电池组上伏的电池组上, 则副线圈的电压是则副线圈的电压是A. 12伏伏 B. 3伏伏 C. 0 D. 0.25伏伏CB、C 、D 7. 一个理想变压器原线圈接交流电，副线圈接一电一个理想变压器原线圈接交流电，副线圈接一电阻，下面哪些方法可使输入功率增加阻，下面哪些方法可使输入功率增加A、增大负载电阻、增大负载电阻B、减小负载电阻、减小负载电阻C、增加副线圈匝数、增加副线圈匝数D、减少原线圈匝数、减少原线圈匝数 8、当理想变压器原线圈输入电压为、当理想变压器原线圈输入电压为220伏特的交流电伏特的交流电时时,副线圈的输出电压为副线圈的输出电压为22伏。若将副线圈在多绕伏。若将副线圈在多绕100匝，匝，则输出电压增加到则输出电压增加到33伏，则该变压器原来的原、副线圈的伏，则该变压器原来的原、副线圈的匝数名是多少？匝数名是多少？解解 法法解解 法法1 1 设原、副线圈匝数分别为设原、副线圈匝数分别为n1、n2,则由题意得则由题意得解解 法法解解 法法2 21 1、 减减 少少 能能 量量 损损 失失 的的 方方 法法、 减减 少少 能能 量量 损损 失失 的的 方方 法法损失功率损失功率损失功率损失功率P P损损损损I I2 2R R减小电线电阻减小电线电阻增加导线截面积增加导线截面积减小电路电流减小电路电流提提高高输输送送电电压压四四 、 远远 距距 离离 输输 电电2 2、热损失功率的计算、热损失功率的计算、热损失功率的计算、热损失功率的计算9.发电机输出电压为发电机输出电压为220伏伏,输出功率为输出功率为110千瓦千瓦,输电线输电线电阻为电阻为0.2欧欧. 若不用变压器若不用变压器,则输电线上损失功率则输电线上损失功率 P损损1？若？若用变压器将电压升到用变压器将电压升到5500伏再输送伏再输送,求变压器原、副线圈求变压器原、副线圈的匝数比的匝数比K和输电线上损失的功率和输电线上损失的功率P损损2解解析析解解析析五五、电电 磁磁振振荡荡 的的产产 生生1 .振振 荡荡 电电 流流 电流的大小和方向随时间做周电流的大小和方向随时间做周期性变化，称为振荡电流期性变化，称为振荡电流2 .振振 荡荡 电电 路路 能够产生振荡电流能够产生振荡电流的电路叫振荡电路的电路叫振荡电路 最简单的振荡电路是最简单的振荡电路是LC回路回路 LC振荡电路产生的振荡电流振荡电路产生的振荡电流是按正弦规律变化的是按正弦规律变化的0t(S)i(A)LC KE分析思路分析思路3.LC振振荡荡电电路路的的振振荡荡过过程程4、LC振振荡荡电电路路的的振振荡荡电电流流图图象象的的分分析析0ti电流增加电流增加磁场增强磁场增强磁磁增加增加电电减少减少EC减减小小QC减少减少正向放电正向放电电流减小电流减小磁场减弱磁场减弱磁磁减少减少电电增加增加EC增增强强QC增加增加反向充电反向充电电流增加电流增加磁场增强磁场增强磁磁增加增加电电减少减少EC减减小小QC减少减少反向放电反向放电电流减小电流减小磁场减弱磁场减弱磁磁减少减少电电增加增加EC增增强强QC增加增加正向充电正向充电频率：一秒钟内完成周期性变化的次数。频率：一秒钟内完成周期性变化的次数。 六六、电电磁磁振振荡荡的的周周期期和和频频率率1. 周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间2. LC回路的固有周期和固有频率回路的固有周期和固有频率 理论和实验都可得到理论和实验都可得到,LC回路的固有周期回路的固有周期T和固有频和固有频率率f仅和仅和 LC回路本身的因素有关回路本身的因素有关(C和和L的大小的大小), 和外界和外界条件条件(充电多少充电多少, 板间的电压的高低板间的电压的高低)无关无关. 故称为固有周故称为固有周期和固有频率期和固有频率.正确的答案：正确的答案：正确的答案：正确的答案：A A D. 10.在在LC振荡电路中，第一次给电容器充电至两板间振荡电路中，第一次给电容器充电至两板间的电压为的电压为U伏特，让其自由振荡。第二次充电至两板间的伏特，让其自由振荡。第二次充电至两板间的电压为电压为2U伏特，再让其自由振荡。则两次振荡的周期伏特，再让其自由振荡。则两次振荡的周期T1和和T2的关系是的关系是A. T1=T2B. T1=0.5T2C. T1=2T2固有周期和外固有周期和外固有周期和外固有周期和外界条件无关。界条件无关。界条件无关。界条件无关。 11.下列哪些情况可使下列哪些情况可使LC回路的固有频率增大回路的固有频率增大?A. 增大电容器两板间的距离增大电容器两板间的距离B. 电容器的两板间插入介电常数较大的电介质电容器的两板间插入介电常数较大的电介质C. 在线圈中插入铁芯在线圈中插入铁芯D.减少线圈的匝数减少线圈的匝数 正确的答案：正确的答案：正确的答案：正确的答案：A A、D D 12.关于关于LC回路中的电磁振荡的说法中回路中的电磁振荡的说法中,正确的是正确的是 A. 回路中电容器内的电场最强时，通过线圈中的电回路中电容器内的电场最强时，通过线圈中的电流也最大流也最大 B. 在电场能转化为磁场能的过程中，线圈中的电在电场能转化为磁场能的过程中，线圈中的电流一定按正弦规律变化流一定按正弦规律变化 C. 在一个振荡周期中，电容器有两次充电过程，两在一个振荡周期中，电容器有两次充电过程，两次放电过程次放电过程 D. 电容器放电时的电流是逐渐增大的，而充电时电容器放电时的电流是逐渐增大的，而充电时的电流是逐渐减少的的电流是逐渐减少的 正确的答案：正确的答案：正确的答案：正确的答案：B B、C C、D D 正确的答案：正确的答案：A、B、D 13.在在“LC”振荡电路中，电容器极板上的电量振荡电路中，电容器极板上的电量q随时随时间间t变化的图象如图所示，由图可知变化的图象如图所示，由图可知 A.在在t1时刻，电路的磁场能最小时刻，电路的磁场能最小 B.在在t4时刻，电容器的电场能最小时刻，电容器的电场能最小 C.从从t1到到t2，电路中的电流值不断变小，电路中的电流值不断变小 D.从从t2到到t3，电容器不断充电，电容器不断充电t /Sq/c0 t1 t2 t3 t4七七、麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场理理论论要要点点1 1 1 1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场 磁场均匀变化，产生的电场是恒定的；磁场变化不磁场均匀变化，产生的电场是恒定的；磁场变化不均匀，产生的电场是变化的。磁场变化越快，产生的电均匀，产生的电场是变化的。磁场变化越快，产生的电场越强；反之越弱。场越强；反之越弱。 电场均匀变化，产生的磁场是恒定的；电场变化不电场均匀变化，产生的磁场是恒定的；电场变化不均匀，产生的磁场是变化的。电场变化越快，产生的磁均匀，产生的磁场是变化的。电场变化越快，产生的磁场越强；反之越弱。场越强；反之越弱。2 2 2 2、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场 变化的电场和磁场，变化的磁场和电场总是相互依存、变化的电场和磁场，变化的磁场和电场总是相互依存、紧密联系，组成一个统一的、不可分割的电磁场。紧密联系，组成一个统一的、不可分割的电磁场。3 3、电磁场、电磁场、电磁场、电磁场2 2、电电磁磁波波的的产产生生、电电磁磁波波的的产产生生 (1)振荡电路、快速振动的电荷、振荡的电场振荡电路、快速振动的电荷、振荡的电场(或磁场或磁场)可视为电磁波源。可视为电磁波源。 (2)电磁波的周期和频率等于激发电磁波的电磁振荡电磁波的周期和频率等于激发电磁波的电磁振荡(振荡电流振荡电流)的周期和频率。的周期和频率。八八 、 电电 磁磁 波波 1 1、 电电 磁磁 波波、 电电 磁磁 波波变化的电场、磁场由近及远传播就形成电磁波。变化的电场、磁场由近及远传播就形成电磁波。3 3、真真空空中中电电磁磁波波的的速速度度、真真空空中中电电磁磁波波的的速速度度4 4、波波长长、频频率率与与波波速速的的关关系系、波波长长、频频率率与与波波速速的的关关系系 电磁波在空间以一定的速度传播：电磁波在电磁波在空间以一定的速度传播：电磁波在真空中真空中传播的速度传播的速度 C=3.0 108米米 / 秒。秒。 14、电磁波在传播过程中，不变的物理量有、电磁波在传播过程中，不变的物理量有 A、频率；、频率； B、波长；、波长； C、波速；、波速； D、振幅。、振幅。在不同的介质中波速不同：在不同的介质中波速不同：所以，波长所以，波长 =波速波速 / 频率频率 也不同也不同是阻尼振动还是无阻尼振动？是阻尼振动还是无阻尼振动？答案：答案： A 同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全