交变电流电磁场
交变电流电磁场
第1课时 正弦交流电的产生及描述班级______姓名____________【知识梳理】1． 正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中的匀速转动。
正弦交流电有两种：一种是电枢旋转式发电机，另一种是磁极旋转式。
2． 正弦交流电的数学表达：电动势 t E e m ωsin =，其中E m =nBSω、ω为发电机转子的转动角速度，也称之为交流电的角频率，交流电的周期ωπ2=T 。
对于交流电的输出电压、电流随时间的变化函数可通过全电路欧姆定律与外电路欧姆定律推导，但同期一定是相同的。
3． 交流发电机在匀速转动过程中，在线圈平面垂直于磁场时(该平面称之为中性平面)，此时的电动势为零，即此时的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，在线圈平面与磁场平行时，虽然磁通量为零，但感应电动势最大，磁通量的变化率最大。
4． 交流电的有效值：如果交流电在某一电阻上产生的热效应与直流电的热效应相同，我们将直流 电的电流或电压值称之为该交流电的有效值。
对正弦交流电的有效值与最大值间的关系为：2m I I =、2m E E =、2m U U =。
5． 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压、额定电流、交流电流表和交流电压表指示的电流、电压、保险丝的熔断电流都是有效值。
若没有特别说明(包括在题目中)，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。
电容器的耐压值是交变电流的最大值。
6． 明确：交变电流中的“四值”（以电压为例）在研究电容器的耐压值时只能应用最大值；在研究某一时刻线圈受到的电磁力时，只能用瞬时值；在研究交流电的热效应，只能用有效值；在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值。
【典型例题】例1 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动产生的电动势e-t 图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率绝对值最大D ．每当电流变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2 如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T ；若把万用电表的选择开关拨到交流电压档，测得a 、b 两点间的电压为20V ，则可知：从中性面开始计时，当t =T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为（ ）A ．1.41Wb/sB ．2Wb/sC ．14.1Wb/sD ．20Wb/s例3 有一个电子器件，当它两端的电压高于100V时导电，等于或小于100V时则不导电。
13第十三章交变电流电磁场和电磁波解读
第十三章交变电流电磁场和电磁波第一节正弦交流电的产生和变化规律一、交流电交流电的产生1．交变电流的定义：＿＿＿＿＿＿都随时间做＿＿＿＿＿＿变化的电流叫交变电流。
如图所示。
2．正弦交变电流：随时间按＿＿＿＿＿＿变化的交变电流叫做正弦交变电流。
正弦交变电流的图象是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3．交变电流的产生(1)将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的轴匀速转动时，线圈中产生正弦交变电流。
(2)中性面：与磁场方向＿＿＿＿＿的平面叫中性面。
中性面的特点：①线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量＿＿＿＿＿＿＿，但磁通量的变化率为＿＿＿＿＿，感应电动势为＿＿＿＿＿＿。
②线圈转动一周，经过中性面＿＿＿次，线圈每经过中性面一次，电流的方向改变＿＿＿＿次。
二、交流电的变化规律1．交变电流的变化规律方法一：t NBS tt NBS t S NB t N e ωωωφsin cos ⋅=∆∆=∆∆=∆∆= 其最大值为：NBS ω，记为E m ，即：E m ＝NBS ω所以：e=E m sin ωt可见，线圈在匀强磁场中匀速转动时的电动势最大值E m 与线圈的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿成正比。
与线圈的形状＿＿＿关。
交流电的变化规律与线圈的形状以及转轴处于线圈平面内的哪个位置＿＿＿关。
（填“有”或“无”）。
分析线圈在磁场中转动时，通过线圈的磁通量的变化情况，有：t t BS S B m ωωθcos cos cos Φ==⋅=Φ 磁通量按余弦变化，磁通量的变化率即t ∆∆Φ按正弦变化。
也就是数学上求导一次。
感应电动势(或电流)与磁通量的图象关系如图2所示。
(1)当线圈在中性面00=θ，即垂直于磁感线时：(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电动势、感应电流等于零。
(b)通过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率t ∆∆Φ/为零。
(2)当线圈跟中性面垂直090=θ，即平行于磁感线时：(a)感应电动势、感应电流最大；(b)磁通量为零，但磁通量的变化率t ∆∆Φ/最大。
交变电流(第四节 电磁场电磁波)
色孵市树茶阳光实验学校第十一章交变电流第四节电磁场和电磁波〔一〕要求本考点内容电磁场、电磁波、电磁波的周期、频率、波长和波速、无线电波的发射和接收都属于Ⅰ类要求.〔二〕考点☆一、电磁场电磁波1．麦克斯韦理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
(2)均匀变化的磁场产生稳的电场，均匀变化的电场产生稳的磁场．(3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．(4)麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决的，均匀变化的磁场产生稳的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场；反之亦然．2．电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场．3．电磁波(1)义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播形成电磁波．(2)特点：①电磁波是横波．在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直．②电磁波的传播不需要介质，波速取决于传播介质，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都于真空中的光速c=3．00×l08m/s．③电磁波的传播速度于波长和频率的乘积，即fvλ=(3)电磁波与机械波的关系机械波在介质中的传播速度由介质决，与机械波的频率无关．电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率越大，传播速度越小．电磁波本身是物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质．机械波不能在真空中传播，而电磁波可在真空中传播．电磁波与机械波也有相同之处，两者都是周期性的，都是传播能量的过程，fvλ=关系式都适用．二、无线电波的发射与接收1．无线电波的发射(1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有足够高的频率；第二，采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间．(2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变．使无线电波随各种信号而改变叫调制．常用的调制方法有调幅和调频两种．使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅，经过调幅以后发射出去的无线电波叫调幅波．使高频振荡的频率随信号而改变叫调频，经过调频以后发射出去的无线电波叫调频波．在无线电波的发送中必须有振荡器、调制器、天线和地线，还要用到放大器．2．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．能够调谐的接收电路叫做调谐电路，收音机的调谐电路，是通过调节可变电容器的电容来改变电路的频率而实现调谐的．(3)从经过调制的高频振荡中“检〞出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫解调．(4)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要．三、电视与雷达1．电视在电视发射端，摄取景物并将景物反射的光转换为电信号的过程叫摄像，这个过程是由摄像管来完成的．在电视接收端，将电信号复原成像的过程，由电视接收机的显像管来完成．伴音信号经检波电路取出后，送到扬声器，扬声器便伴随电视屏幕上的景像发出声音来．2，雷达雷达是利用无线电波来测物体位置的无线电设备．当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现出一个尖形波；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出二个尖形波．根据两个波的距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离，再根据发射无线电波的方向和仰角，便可确障碍物的位置．〔三〕难点释疑要正确理解调谐的作用：当调谐电路的固有频率于某一电磁波频率时，在调谐电路中激起的感电流较强，与此同时，其他频率的电磁波激起的感电流非常的弱，所以日常生活中用收音机收听电台时，经常在某个电台播送时伴有其他电台的杂音本节内容在高考中出现次数不多，但在复习中不要掉以轻心．要理解领会麦克斯韦电磁理论：变化的磁场可产生电场，产生电场的性质是由磁场的变化情况决的，均匀变化的磁场产生稳的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频的振荡电场．反之亦然．〔五〕典型例析【例l】根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的选项是 ( )A．稳的电场产生稳的磁场，稳的磁场产生稳的电场B．均匀变化的电场将产生稳的磁场，均匀变化的磁场将产生稳的电场C．振荡的电场在周围空间产生振荡的磁场D．电磁波产生的条件是电路中有快速振动的电荷【解析】稳的磁场不是变化的磁场，不能产生电场，稳的电场也不能产生磁场．振荡的电场，就是周期性变化的电场．选项BCD均正确。
交变电流电磁场和电磁波
交变电流电磁场和电磁波、正弦交变电流1. 正弦交变电流的产生当闭合线圈由中性面位置（图中 0102位置）开始在匀强磁场中 匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函 数：e=E m sin ®t ，其中E m =nBS ®。
这就是正弦交变电流。
2. 交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电 阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有 效值。
⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的 42 /2倍。
⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额 定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。
（电容器的耐压值是交流的最大值。
）3•正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。
以电动势为例：最大值用 E m 表示，有效值用E 表示，瞬时值用e 表示，平均值用E 表示。
它们的关系为：E=E m / . 2，e=E m Sin ® t 。
平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：E n —。
特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不t可混淆。
生活中用的市电电压为220V ，其最大值为220 2 V=311V （有时写为310V ），频率 为50H z ,所以其电压即时值的表达式为 u=311sin314tV 。
例1.交流发电机的转子由 B // S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为 ______ V 。
例2.通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。
求该交流电的有效值 例3.交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为 S,匀强磁场 的磁感应强度为B ，匀速转动的角速度为3,线圈内电阻为r ，外电路 电阻为R 。
电磁加热原理
电磁加热原理
电磁加热原理是指通过在电磁场中的导体中传递交变电流，从而使导体内部发生电流热效应，从而将电能转化为热能的过程。
电磁加热利用了被加热物质本身的电阻来产生热能。
当交变电流通过导体时，由于导体的电阻，电流会在导体内部发生电流热效应，即导体内部的电子受到碰撞和摩擦而产生热量。
这样，导体的温度就会上升，将热量传递给所需加热的物体。
在电磁加热中，磁场和电场相互作用，产生的电磁感应效应可以用法拉第电磁感应定律来描述。
根据这个定律，当导体受到变化的磁场作用时，会在导体内引起感应电流。
电磁加热中的磁场是由交变电流产生的，因此它会引起导体内部感应电流的产生。
这些感应电流在导体内部发生电阻，从而产生热量。
根据“焦耳定律”，导体内部的热量与其电阻、电流和时间的乘积成正比。
电磁加热技术在工业生产中有着广泛的应用。
根据不同的需求，可以设计不同结构的感应加热装置。
常见的电磁加热设备包括感应炉、电磁炉和感应加热炉等。
总之，电磁加热原理利用导体内部的电流热效应将电能转化为热能。
通过控制电流的大小和频率，可以实现对被加热物体的温度进行精确控制。
电磁加热技术因其高效、环保、灵活等优点，被广泛应用于各个领域。
12交变电流、电磁场、电磁波概述
交变电流 电磁场 电磁波1、交变电流的产生(1)交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流。
(2)中性面一、知识网络二、画龙点睛概念①中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。
②中性面的特点a ．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但Φt∆∆＝0； b ．线圈经过中性面，线圈中感应电流的方向要改变。
线圈转一周，感应电流方向改变两次。
线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
(3)交变电流的产生下图是交流发电机矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程的示意图，图中只画出了一匝线圈。
线圈在不断转动，电路中电流的方向也就不断改变，交变电流就是这样产生的。
2、交变电流的图象和变化规律 (1)交变电流的图象①波形图：反映电压(或电流)随时间变化规律的图象，叫做波形图。
②交变电流图象的特点：家庭电路中交变电流的波形图象为正弦曲线。
(2)交变电流的变化规律如果线圈从中性面开始计时，逆时针方向匀速转动，角速度ω，经时间t ，线圈转到图示位置，ab 边与cd 边的速度方向与磁场方向夹角为ωt ，如图所示。
e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt u ＝U m sin ωt交变电流的最大值表达式 E m ＝NBS ω甲 乙 丙 丁 戊I m＝NBS R rω+U m＝I m R＝NBSR rω+R(3)交变电流的类型①正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流，叫做正弦式电流。
正弦式电流是一种又最基本的交变电流，家庭电路中的交变电流就是正弦式交变电流。
②其它形式的交变电流实际中应用的交变电流，不只限于正弦交变电流，它们随时间的变化规律是各种各样的。
几种交变电流的波形。
3、交流发电机(1)交流发电机的组成①电枢和磁极：交流发电机构造比模型复杂得多，但基本组成都是有产生感应电动势的线圈（通常叫电枢）和产生磁场的磁极。
交变电流电磁场
交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。
中性面的特点：a ．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但Φt∆∆＝0；产生：矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。
变化规律e ＝NBS ωsin ωt=E m sin ωt ；i ＝I m sin ωt ；(中性面．．．位置开始计时)，最大值E m ＝NBS ω 四值：①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝0.707U m ④平均值不对称方波：2I I I 2221+=不对称的正弦波 2I I I 2m22m1+= 求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q ＝I Δt=εΔt/R ＝ΔΦ/R我国用的交变电流，周期是0.02s ，频率是50Hz ，电流方向每秒改变100次。
瞬时表达式：e ＝e=2202sin100πt=311sin 100πt=311sin 314t线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”． 电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．变压器两个基本公式：① 2121n n U U = ②P 入=P 出，输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．， 远距离输电：一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n 1、n 1/ n 2、n 2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
功率之间的关系是：P 1=P 1/，P 2=P 2/，P 1/=P r =P 2。
电压之间的关系是：2122221111,,U U U n nU U n n U U r +=''=''='。
电流之间的关系是：2122221111,,I I I n n I I n n I I r ==''=''='.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
AAA交变电流 电磁场和电磁波
交变电流 电磁场和电磁波【知识网络】 产生：线圈在运长磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动一．交变电流的产生和规律【考点透视】一、考纲指要1． 交流发电机及其产生正弦电流的原理。
（Ⅱ） 2． 正弦交流电的图像和三角函数表达。
（Ⅱ） 3． 最大值与有效值，周期与频率。
（Ⅱ）交流电变化规律瞬时值表达式：e=Esin ωt 峰值 E m =nBS ω 有效值：E= E =E m /2 原理：电磁感应远距离输电：为了减少输电导线上的功率损失和电压损失，当输送功率一定时，通过提高输电电压减少输电电流，以达到减少功率损失的目的电压与匝数的关系：2121n n U U = 电流与匝数的关系：只有一个副线圈：12212211,n n I I I U I U ==有多个副线圈：U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3＋。
电磁振荡交流电磁振荡电磁波麦克斯韦电磁理论波速：v=λ f特点：无线电波的发射和接受 理想变压器应用：电视、雷达4． 电容、电感、电阻对交变电流的影响。
（I ） 二、命题落点1．理解交流电的产生。
如例1。
2．交流电的图像，最大值、有效值综合应用。
如例2。
3．交流电平均值、有效值的区别。
如例3【典例精析】例1：交流发电机的转子由B ∥S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V 。
解析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为U m =2U =20V 。
而转过30°时刻的瞬时值为u =U m cos30°=17.3V 。
例2：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。
求该交流电的有效值I 。
解析：该交流周期为T =0.3s ，前t 1=0.2s 为恒定电流I 1=3A ，后t 2=0.1s 为恒定电流I 2= -6A ，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I ，根据定义有：I 2RT =I 12Rt 1+ I 22Rt 2 带入数据计算得：I =32A例3：交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R 。
高中物理复习交变电流 电磁场和电磁波
积盾市安家阳光实验学校县一中高中物理复习交变电流电磁场和电磁波(第一课时)一、考点本章是电磁感律的用和延伸，也是高中物理电磁学知识的收尾。
高考对交流电的产生和变压器的原理要求较高，而对电磁场的电磁波仅限于一般性认识和了解，特别注意电磁振荡及LC回路不再列为高考要求，因而也不必在此浪费时间。
复习的是交流电的的变化规律及其描述（包括图象）、有效值的概念、理想变压器的原理、电能输送中相关计算。
特别是交变电流知识和力学知识的综合用问题，要引起足够，考“自行车头灯”问题。
还有带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题，复习过程中，要注意适量训练，提高综合用能力。
四、本预习训练1.交变电流是的电流，在匀强磁场中矩形线线圈匀速转动就可以在矩形圈中产生大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流。
2.当线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感电流，这个位置叫做。
3.线圈平面每经过一次，感电流的方向就改变一次。
线圈每转动一周，感电流的方向改变。
4.描述正弦交变电流除了周期和频率外，还有四值，各值的表达式分别为（以电动势为例）：电动势瞬时值；电动势最大值；电动势平均值；电压的有效值；其中交变电流有效值是根据来义的。
通常说的交流的电压和电流指的都是。
5.我国在生产、生活中使用的交流的周期为，频率为。
6.电感对交变电流的阻碍作用的大小用来表示；电容对交变电流的阻碍作用的大小用来表示。
7.线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高感抗；电容器的电容越大，交流的频率越高容抗。
8.在交流电路中电感对电路的作用是“”；电容对电路的作用是“”。
9.变压器是根据原理制成的，理想变压器的电压遵循关系输入和输出功率满足关系，一个原线圈和一个副线圈的理想变压器的电流关系是。
10.在远距离输电是可以采用方法来降低线路损耗。
11.把自感线圈，电容器用导线连接就构成了振荡电路，在振荡电路里产生的交变电流叫。
12.LC振荡回路产生电磁场振荡的过程中，充电（放电）过程中物理量是增加（减小）的； 物理量是减小（增加）的。
第十三单元交变电流电磁场和电磁波
圈内阻为5.0 Ω ，现外接一只电阻为95.0 Ω 的灯泡，如图
62-7乙所示，则（ ）
图62-7
A.电压表
的示数为220 V
B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图象知 电动势的最大值Em=220 U=
【答案】D
2.（2008年广东物理卷）小型交流发电机中,矩形金属线
圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函 数关系,如图62-8所示.此线圈与一个R=10 Ω的电阻构成闭合 电路,不计电路的其他电阻,下列说法正确的是（ ）
图62-8
A.交变电流的周期为0.125 s B.交变电流的频率为8 Hz
B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势 C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是 a→b→c→d D.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc 边受到的安培力 【解析】设ab、dc边长为L1，ad、bc边长为L2,线圈绕P1 转动时，在图示位臵有：
e1=B·L1·ω·L2=BSω
图62-6
(1)电流表和电压表的示数.
(2)从图示位置开始经过 量. 【解析】(1)图示位臵时，线圈的感应电动势最大，为： 2 πn Em= NBSω=NBS =62.8 V 60 Em 有效值E= =44.4 V 由分压原理可知，电压表的示数为22.2 V
2
1 60
s时感应电动势的瞬时值.
(3)从图示位置开始转过30°角的过程中通过灯泡的电荷
1 60
方法概述
1.考虑电容、半导体、氖管等是否会被击穿，通电时， 需比较交流电的最大值是否大于它们的耐压值. 2.考虑保险丝会被熔断,计算交流发电机转化的电能、电 流的热效应时，须取交流电的有效值进行比较或计算.
【通用版】备战2012年高考物理知识点最后冲刺大全十六：交变电流：电磁场：电磁波
十六、交变电流 电磁场 电磁波1、交变电流 生(1)交变电流： 变 电流 交变电流 简称交流。
(2)中 面一、知识网络二、画龙点睛概念①中 面： 面 磁 电 。
中 面 a 中 面 磁通量Φ最 但Φt∆∆＝0； b 中 面 中 电流 变。
电流 变两次。
面 中 面 次 电流 变 次 电流 变两次。
(3)交变电流 生 交流 电 磁场中 中 匝 。
电 中电流 变 交变电流 这样 生 。
2、交变电流 变 (1)交变电流 ①波 ：反映电压( 电流) 变 波 。
交变电流 ： 电 中交变电流 波 。
(2)交变电流 变 中 面 角 度ω t ab 边 cd 边 度 磁场 角 ωt 所 。
e ＝Emsin t i ＝Imsin t u ＝Umsin t 交变电流 最 值表达式 E m ＝NBS ω甲 乙 丙 丁 戊I m＝NBS R rω+U m＝I m R＝NBSR rω+R(3)交变电流 型① 式电流： 变 电流 式电流。
式电流 最 交变电流 电 中 交变电流 式交变电流。
式 交变电流中 交变电流 交变电流 变 样 。
交变电流波 。
3、交流 电(1)交流 电 组成①电枢 磁极：交流 电 构造比模型复杂得多 但 组成 有 生 电（通常 电枢） 生磁场 磁极。
子 定子： 称 子 称定子。
(2)交流 电①旋 电枢式 电电枢 磁极 电 旋 电枢式 电 。
旋 磁极式 电磁极 而电枢 电 旋 磁极式 电 。
两 电 优缺 旋 电枢式 电 裸露 电 电 电枢 生 电压 般 超 500V 。
旋 磁极式 电 克服 上 缺 生 电压 达 百兆瓦。
4、最 值 有 值(1)最 值①最 值：交变电流 最 值 交变电流 所 达 最 值。
07第十一章交变电流电磁场电磁波
第^一章 交变电流 电磁场和电磁波一、正弦交变电流1. 正弦交变电流的产生当闭合线圈由中性面位置（图中O 1O 2位置）开始在匀强磁场中匀速转 动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：e=E m si n ® t ， 其中E m =nBS3。
这就是正弦交变电流。
通过转动轴而跟磁感线垂直的平面叫中性面。
线圈通过中性面时刻的特 点是：磁通量巾的瞬时值最大是BS,感应电动势的瞬时值e 为零，感应电流的瞬时值I 为零。
2. 交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它 们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的丫2倍。
2⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流； 保险丝的熔断电流等都指有效值。
（电容器的耐压值是交流的最大值。
）3•正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值，特别要注意它 们之间的区别。
以电动势为例：最大值用E m 表示，有效值用E 表示，瞬时值用e 表示，平均值 用E 表示。
它们的关系为：E ^E m , e=E m sin ® to 平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应2定律直接求：E n —。
特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆。
t生活中用的市电电压为220V ，其最大值为U m =220/2 V=311V （有时写为310V ），频率为50H z ， 所以其电压即时值的表达式为u=311sin314V 。
例1.交流发电机的转子由B //S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ， 那么当线圈转过300时刻，交流电压的瞬时值为解：电压表的示数是交流电压的有效值U ,由此最大值为U m =d'2u=20V 。
高中物理交变电流电磁场和电磁波(高分秘籍)
第十一章 交变电流 电磁场和电磁波一、流电的变化规律：1． 交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2．交流电产生的原因及变化规律：① 产生原因：线圈在磁场中旋转产生感应电动势。
② 变化规律：3．交流电的图像：线圈转动一周（每经过中性面电流方向和电动势的方向改变一次）感应电动势和电流方向改变两次。
4．表征交流电的物理量：①最大值： ωεNBS m =BO 1BO 2abcdrR NBS rR I mm +=+=ωε rR RNBS R I U m m +==ω ②即时值：t e m ωεsin =t I i m ωsin = t U u m ωsin =③有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
④最大值和有效值的关系：2mεε=2m I I =2m U U =注意：［1］只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的22倍。
［2］通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。
（电容器的耐压值是交流的最大值。
）［3］生活中用的市电电压为220V ，其最大值为2202V=311V （有时写为310V ），频率为50H Z ，所以其电压即时值的表达式为u =311sin314t V 。
例2. 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。
求该交流电的有效值I 。
解：该交流周期为T =0.3s ，前t 1=0.2s 为恒定电流i /A3 o t /s -60.2 0.30.5 0.6I 1=3A ，后t 2=0.1s 为恒定电流I 2= -6A ，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I ，根据定义有：I 2RT =I 12Rt 1+ I 22Rt 2 带入数据计算得：I =32A二、 变压器的工作原理：电能→磁场能→电能1． 变压比即变流比：1:121=∆∆Φ=∆∆Φtt 2121n n U U = 由于理想变压器出入＝P P 2211U I U I =121221n n U U I I ==2.若是对多个线圈:3.输入功率与输出功关系:变压器的输入功率由输出功率决定!出入＝P P → 负出R U P 22= (2U 由1U 及变压比决定)入入入U I P = ( 入U 发电机的端电压由发电机决定)n 3 n 2U 1n 1 U 2U 3根据由于理想变压器出入＝P P321P P P +=222211U I U I U I += 1321221U U I U U I I += 1321221n n I n n I I += 232211I n I n I n +=①当变压器空载时 (即∞→负R ) 0=出P 0=入I②当变压器副线圈短路 (即0→负R ) ∞→出P ∞→入I 三、远距离输电：2121::n n U U = 4343::n n U U = 1221::n n I I = 4343::n n I I = 21P P ＝ 43P P ＝32U U U +=线I I I ==3232P P P ＋线=R U P R U P R I P ⋅=⋅=23322222)()(＝线 附：一、正弦交变电流 1. 正弦交变电流的产生当闭合线圈由中性面位置（图中O 1O 2位置）开始在匀强D 1 r D 1I 1 I 2 I r I 3 I 4n 1 n 2 n 3 n 4 R ~ BO 1ωO 2磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：e =E m sin ωt ，其中E m =nBS ω。
交变电流,电磁场与电磁波
交变电流考试要求：1．交变电流（1）大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．（2）方向不随时间变化的电流称为直流电．2．正弦式电流（1）按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．（2）产生①装置：如图甲所示，当磁场中的线圈连续转动时，流过电流表的电流方向就会发生周期性变化，产生交变电流．②过程分析：如图乙所示为线圈abcd在磁场中绕轴OO’转动的截面图，ab和cd两个边要切割磁感线，产生电动势，线圈上就有了电流（或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流）．具体分析可从图中看出：图①时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；图②时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；图③同图①；图④中电流从a端流出；图⑤同图①，这说明电流方向发生了变化．线圈每转一周，电流方向改变两次，电流的方向改变的时候就是线圈中无电流的时刻（或者说磁通量最大的时刻）．由于在线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转动一周的过程中改变两次，我们把线圈平面垂直于磁感线的位置叫做中性面．（中性面的特点：①线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；②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．）（3）中性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面．线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变．线圈绕轴转一周两次经过中性面，因此感应电流方向改变两次．（4）变化规律：从中性面开始计时，电动势、电压和电流的瞬时值表达式为 sin m e E t ω=，sin m u U t ω=，sin m i I t ω=（5）图像：从中性面开始计时，图像为正弦曲线；从垂直于中性面的位置开始计时，图像为余弦曲线．3．描述交变电流的物理量 （1）周期和频率①周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位：秒。
交变电流 电磁场
专题七 交变电流 电磁场考情动态分析交变电流、电磁场部分内容相对稳定，只是对感抗和容抗不作要求.题型以选择题为主，难度中等偏下重点考查交流电的产生原理、图象、表达式及交流电的“四值”、变压器原理、远距离输电的线路损耗问题，特别是与有效值相关的电功、功率、电热问是高考间距性热点..至于电磁场的有关知识，因其不属于高中物理的重点内容，考查的机会不是太多，但也不能因此而放弃对其基本内容的理解和认识. 考点核心整合1.交变电流的表征量及其意义方向和强弱都随时间呈周期性变化的电流叫做交变电流，其中方向和强弱随时间按正弦规律变化的交变电流称为正弦交变电流.交变电流的瞬时值是交变电流某一时刻的值，它可以准确地描述交变电流变化的规律. 交变电流的最大值即最大的瞬时值，它是用来描述交变电流变化幅度的.N 匝面积为S 的线圈在匀强磁场B 中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的交变电动势的最大值E m =NBS ω.交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，即把和交变电流热效应相同的直流电的值叫做交变电流的有效值.对正弦交变电流，其有效值=2最大值，对不同变化规律的交变电流，其有效值和最大值的关系只能根据有效值的定义，结合交变电流的变化规律进行推导，而不能简单套用上述关系.交变电流的有效值，是在实际中使用最广泛的，交流电表测定的值、各种用电器铭牌上的标称值等都是交变电流的有效值，且在以有效值表示交变电流的情况下，直流电路中的一些规律在交变电路中是通用的. 2.远距离输电和变压器由于输电导线电阻R 线的存在，输电过程中不可避免地存在电能损耗P 损=I 2R 线.减小输电线路中的电流I ，是减少输电过程中电能损耗最有效的方法.由P=UI 知，提高输电电压可减小输电电流，所以远距离输电要用高压.由于各种用电器的额定电压都远低于远距离输电需要的高电压，且不同用电器的额定电压也有所不同，所以从发电到输电再到用电的整个过程中，要不断地改变电路电压.变压器就是用来改变电压的装置.变压器是利用互感原理完成变压工作的.对理想变压器，其原、副线圈两端的电压U 1和U 2，原、副线圈中的电流I 1和I 2，原、副线圈分别输入、输出的功率P 1和P 2，及原、副线圈的匝数n 1和n 2之间，存在如下关系： 21121212,n n I I n n U U ==,P 1=P 2.其中，电压、功率关系对任何变压器都是适用的，但电流关系则只适用于原、副线圈各有一个的理想变压器. 3.电磁场麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的磁场可产生电场，振荡的磁场则产生同频率振荡的电场.反之亦然.可见，振荡的电场和振荡的磁场是不可分割的，其所组成的统一体即是电磁场.电磁场是不能被局限在有限的空间内的，它会在空间传播，这就形成了电磁波.电磁波是一种特殊的物质，它的传播不需要介质，且以横波形式传播，在真空中的传播速度为c=3.0×108 m/s.考题名师诠释【例1】 (2006江苏高考，8)如图3-7-1所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流，下列说法正确的是（ ）图3-7-1A.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B.保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D.保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小 解析：S 由b 切换到a 时，副线圈匝数n 2增多，则输出电压U 2=121n n U 增大，R 1上消耗的功率P=RU22增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故输入电流I 1=1U P 增大，所以A 错C 对；S 由a 切换到b 时，副线圈匝数减少，则输出电压U 2减小，I 2=RU 2减小，B对；P 向上滑动时，R 减小，I 2增大，由电流与匝数的关系可知，I 1增大，D 错. 答案：BC点评：解决此类问题的关键是分清变量与不变量，弄清变量间“谁”决定“谁”的关系，即输出电压由输入电压和匝数比决定，输入功率由输出功率决定，输入电流又由输出电流和匝数比决定，输出电流由输出电压和负载电阻决定.【例2】 (2006广东高考，14)某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处供电.已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8 Ω·m ，导线横截面积为1.5×10-4m 2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求： （1）升压变压器的输出电压； （2）输电线路上的电压损失. 解析：（1）导线电阻r=ρSl 2=2.4×10-8×43105.110802-⨯⨯⨯Ω=25.6 Ω输电线路损失功率为输出功率的4%，则 4%P=I 2r 代入数据得I=125 A 由理想变压器P 入=P 出及P=UI 得 输出电压U=125107=I P V=8×104V（2）输电线路上电压损失U ′=Ir=125×25.6 V=3.2×103 V 答案：（1）80 000 V （2）3 200 V点评：（1）输电问题是和生活密切相关的，本例体现了高考重视理论联系实际问题的命题导向.（2）构建清晰的输电原理图即“发电站→升压器→输电线→降压器→用电器”，弄清各单元相关量的关系，选择合适的规律成为解决此类问题的关键.【例3】 (经典回放)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图3-7-2甲为其结构示意图.图中N 、S 是一对固定的磁极，abcd 是固定在转轴上的矩形线框.转轴过bc 的中点,与ab 边平行， 它的一端有一半径r 0=1.0 cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图3-7-2乙所示.当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20 cm 2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B=0.010 T ，自行车车轮的半径R 1=35 cm ，小齿轮的半径R 2=4.0 cm ，大齿轮的半径R 3=10.0 cm （见图3-7-2乙）.现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V?（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）图3-7-2解析：线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流，线圈中感应电动势的有效值E 和输出电压的有效值U 相等，而线圈中感应电动势的最大值E m =2E=NBS ω0.由题设数据可求ω0，再利用各种传动中线速度、角速度及半径的比例关系，即可求出大齿轮的角速度ω3.设线圈（或摩擦小轮）、小齿轮（或自行车车轮）、大齿轮的角速度分别为ω0、ω2和ω3，则有E m =NBS ω0 ① E m =2U②120r R =ωω③3223R R =ωω④解①②③④式得：ω3=3.23 rad/s.答案：3.23 rad/s点评：善于把实际问题转化为物理模型，是近几年高考重点考查的一种能力，也是用物理规律处理实际问题所必须具备的，平时应注意加强此种能力的训练和培养.另外，熟记并能灵活运用各种传动中角速度、线速度、半径间的关系是解决此题的又一关键.。
交变电流 电磁场和电磁波综合讲解
学科：物理教学内容：交变电流 电磁场和电磁波综合讲解【本章知识框架】【历届相关试题分析】1．（1999年上海高考）某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图13—1所示．如果其他条eA ．400 V ，0.02 sB ．200 V ，0.02 sC ．400 V ，0.08 sD ．200 V ，0.08 s【解析】 从图中看出，该交变电流的最大值和周期分别是：Ｅm ＝100 V ，T ＝0.04 s ，而最大值Ｅm ＝NBSω，周期T ＝ωπ2，当线圈转速加倍时，ω′＝2ω，故Ｅm ′＝2Ｅm ＝200 V ，T ′＝2T＝0.02 s ，故B【答案】 B2．（2000年全国高考）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动．线圈匝数n ＝100．穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化，如图13—2所示．发电机内阻r ＝5.0 Ω，外电路电阻R ＝95 Ω．已知感应电动势的最大值E m ＝UωΦm ，其中Φm 为穿过每匝线圈磁通量的最大值．求串联在外电路中的交流电流表图13—2【解析】 从Φ～t 图线看出Φm ＝1.0×10－2Ｗb ，T ＝3.14×10－2 s ．已知感应电动势的最大值Ｅm ＝UωΦm ，又ω＝Tπ2，故电路中电流最大值I m ＝rR E m+＝2 A ，交流电流表的示数是交流电的有效值，即I ＝2mI ＝1.4 A【答案】 1.4 A二、变压器3．（1998年全国高考）一理想变压器，原线圈匝数n 1＝1100，接在电压220 V 的交流电源上，当它们对11只并联的“36 V60 Ｗ”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n 2＝______，通过原线圈的电流I 1＝______ A【解析】 灯泡正常发光说明U2＝36 V ，所以由1212n n U U =n 2＝22036112=n U U ×1100＝180由P 1＝U 1I 1＝P 2所以I 1＝220116012⨯=U P A ＝3 A【答案】 180 34．（1999年全国高考）如图13—3是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V40 Ｗ”．当灯泡消耗的功率都调至20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小图13—3【解析】 由A 、B 、C 、D 四选项分析可知：Ｃ中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率（台灯消耗功率）只有灯泡的功率20 Ｗ，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 Ｗ，故C 项正确．【答案】 C5．（2001年全国高考）一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为U 1和n 2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2、I 1和I 2、P 1和P 2．已知n 1＞U 2 A ．U1＞U 2，P 1＜P 2B ．P 1＝P 2，I 1＜I 2C ．I1＜I 2，U 1＞U 2D ．P 1＞P 2，I 1＞I 2【解析】 因变压器为理想变压器，故有2121n n U U =，P 1＝P 2，由题意知：n 1＞n 2，则U 1＞U 2，又因I1U 1＝I 2U 2，所以I 1＜I 2，故BC【答案】 BC6．（2002年广东、广西、河南高考）远距离输电线路的示意图如下图13—4所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是图13—4ABCD．升压变压器的输出电压等于降压变【答案】 C7．（2002年上海高考）按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.50 W/m2．若某一小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1 W，那么在距离该通讯装置_______ m以外是符合规定的安全区域（已知球面面积为S＝4πR2【答案】0.40【达标检测】1．线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势ｅ＝102sin20πt V，则下列①t＝0②t＝0③t＝0④t＝0.4 s时，e有最大值102VA．①②B C．③④D【解析】若从中性面开始计时，交流电动势瞬时表达式：e＝E m sinωt，该瞬时虽然穿过线圈的磁通量最大，但线圈两边的运动方向恰和磁场方向平行，不切割磁感线，电动势为零，当t＝0.4 s时，e＝0【答案】A2．一闭合矩形线圈abc d绕固定轴OO′匀速转动，OO′位于线圈平面内垂直于匀强磁场的磁感线，如图13—5（甲）所示，通过线圈内的磁通量Φ图13—5A ．t1、t 3B ．t2、t 4 C ．t1、t 3 D ．t2、t 4【答案】 C3．如图13—6所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2；输电线的等效电阻为R ，开始时，电键K 断开，当KA ．副线圈两端M 、NB ．副线圈输电线等效电阻RC ．通过灯泡L1D【解析】 当输入电压U 1与变压比21n n 确定时，由2121n n U U 可知，输出电压U 2确定（此时不考虑线圈电阻），因此A 错误．闭合电键K 时，L 2与L 1并联，副线圈回路中总电阻减小，总电流增大，故R 上电压降增大，B 错．此时L 1两端电压减小，因此通过灯L 1的电流减小，C 正确．由于此时P 出＝I 2U 2，U 2不变，I 2变大，P 出变大，而输入功率始终等于输出功率，因此P 入＝I 1U 1，I 1U 1变大，而U 1不变，因此原线圈中电流I1变大，D【答案】 C4．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．经降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压AB CD【解析】 发电机的输出电压稳定，即升压变压器原线圈中电压一定，所以副线圈中电压不变，故A 错．因用电总功率增加，所以输电线中电流变大，输电线路的电压损失变大，故降压变压器原线圈中的电压变小，所以副线圈中电压也变小，故B 对C 错．用电高峰期，白炽灯不够亮，说明各用户的输电线中电【答案】 B5．如图13—7A ．52AB ．5 AC ．3.52AD ．3.5 A【解析】 交流电的有效值意义即等于与之热效应相等的对应直流电值，在一个周期（T ＝0.02 s ）内，此交变电流在电阻RQ ＝（I 12·R ·2T）＋I 22·R ·2T＝（42）2×0.01×R ＋（－32）2×0.01×R ＝I 2·R ·T所以有效值I ＝5 A ，选B【答案】 B6．如图13—8所示电路，已知交流电源电压U ＝152sin100πt V ，将此交流电压加在电阻R 上时，产生的电功率为25 Ｗ，则电压表示数为________V ，电流表示数为______A ，电阻值是______Ω【解析】 U V ＝2mU ＝15 V ，P ＝U V I ，R ＝IU V【答案】 15；1.7；9.07．一面积为S 的单匝矩形线圈在匀强磁场中以一边为轴匀速转动，磁场方向与轴垂直，线圈中的感应电动势如图13—9，感应电动势的最大值和周期可由图中读出，则磁感应强度B ＝_______．在t ＝2T时刻，线圈平面与磁场方向的夹角为_________【解析】 E m ＝BωS ＝B ·T π2S ，得B ＝STE m π2由图知t ＝0时，线圈平面与磁感线平行，t ＝T /12时，线圈平面与磁场方向的夹角θ＝ωt ＝6122ππ=⨯T T【答案】 E m T /2πS ；π/68．一交流电压随时间变化的图象如图13—10所示．则此交流电的频率是_______Hz ，若将该电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_______V ；若将该电压加在一阻值为1 k Ω的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_______A图13—10【解析】 由f ＝02.011=THz ＝50Hz ，电容器的耐压值不能低于交流电的最大值200 V ．用电器正常工作电流I ＝31012100⨯A ＝0.14 A ，所以电路中保险丝的额定电流不能低于0.14 A ．【答案】 50；200；0.149．建在雅砻江上的二滩水电站于1991年9月动工，1997年11月10日下闸蓄水，1998年开始向西南电网送电，设计装机容量为330×104 kW ，2000年竣工之后，年发电量将达到170亿度，大坝为混凝土双曲拱坝，坝高240 m ，是20世纪亚洲装机容量、库容最大的水利枢纽工程．设想将二滩的电能输送到成都地区，如果使用相同的输电线，从减少输电线上的电能损失来看，在50×104 V 超高压和11×104 V 高压输电方案中应先用_______输电方案，因为该方案的输电线损失为另一种的________%【解析】 P 损＝I 2R 线＝22UP R 线，故选50×104 V 超高压输电可减少输电线路的电能损失．22225011='='U U P P 损损＝0.0484＝ 4.84%【答案】 50×104 V ；4.8410．如果你用通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话?（已知地球的质量M ＝6.0×1024 kg ，地球半径R ＝6.4×106 m ，万有引力恒量G ＝6.67×10－11N·m 2／kg 2【解析】 由)()2()(22h R T m h R GMm +=+π所以地球同步卫星离地面高度h ＝3224πGMT －R ＝3.59×107 m ，则需要的时间t ＝c h4＝0.48 s ．【答案】 0.48 s11．一小型发电站的输出电压为250 V ，输出功率为100 kW ，向远处输电所用导线的总电阻R ＝8 Ω．为使输电线上的功率损失等于输送功率的5%，用户正好得到220 V 电压，则供电站处所用升压变压器和用户所用降压变压器的匝数比各是多少?【解析】 P 损＝5％P ＝5×103 Ｗ，输电线中电流为I ，P 损＝I 2R ，I ＝R P 损＝25 A ，输送电压U 2＝IP＝4000 V ，因为发电站输出电压U 1＝250 V ，所以升压变压器n 1/n 2＝U 1／U 2＝1／16，输电线路上损失电压U 损＝IR ＝200 V ，降压变压器原线圈两端电压U 3＝U 2－U 损＝3800 V ，所以降压变压器原副线圈匝数比U 3∶U 4＝190∶11【答案】 升压变压器匝数比1∶16；降压变压器匝数比190∶1112．如图13—11所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm 的正方形线圈abc d 共100匝，线圈电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2πrad ／s ，外电路电阻R ＝4 Ω图13—11（1）转动过程中感应电（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60（3）由图示位置转过60（4（5【解析】 （1）Ｅm ＝NBSω＝3.14 V（2）从图示位置计时转过3π时，瞬时感应电动势e ＝Em ·cos 3π＝1.57 V（3）由图示位置转过60°角产生的平均感应电动势tNE ∆∆Φ=＝100×ππ2/360sin 01.05.0︒⨯⨯V ＝2.60 V（4）交流电压表测的是有效值，所以其示数U ＝2/m r R RE +＝1.78 V（5）ＷF ＝I 2（R ＋r ）t ＝N 2B 2S 2rR +ωπ＝0.99 J【答案】 （1）3.14 V （2） 1.57 V 3）2.60 V （4）1.78 V （5）0.99 J。
交变电流 电磁场和电磁波[最新版]
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交变电流 电磁场和电磁波 主备人：戴 晶一、本章高考要求（1）交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦交流电的图像和三角函数表达式。
最大值与有效值，周期与频率 （Ⅱ） （2）电阻、电感和电容对交变电流的作用。
感抗和容抗。
（Ⅰ） （3）变压器的原理，电压比和电流比，电的的输送。
（Ⅰ） （4）电磁场。
电磁波。
电磁波的波速。
（Ⅰ） （5）无线电波的发射和接收。
（Ⅰ） （6）电视。
雷达。
（Ⅰ） 二、本章知识网络 产生：匀强磁场中线圈绕垂直磁场轴匀角速转动瞬时值 e =m εsinωt最大值 m ε=NBS ω 描述 有效值 ε=21NBS ω 周期、频率、圆频率：f Tππω22==图像正弦交流电电压比U 1:U 2:U 3=n 1:n 2:n 3 电流比I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3功率关系P 入=P 出 频率关系f 1=f 2交变电流 输送 导损导线损r U r I 22∆=⋅=高压输电 P 入=P 出+P 损 送送送U P I =电容、电感对电流的影响定义：大小、方向均作周期性变化的电流振荡电路：能产生振荡电流的电路（如LC 电路） 在介质中传播速度为v=λf 电磁场 在真空中传播速度为c=λ0f 振荡电流 (c 为光速，λ0为真空中的波长)电磁振动麦克斯韦 理论 不均匀变化的磁场产生变化的电场均匀变化的电场产生稳定的磁场不均匀变化的电场产生变化的磁场三、高考热点纵观近几年的高考试题，虽不是高考的重点部分，但涉及本章知识年年有。
涉及本章内容的高考试题，既有对本章知识的单独考查，命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律、图像、有效值的计算，变压器的电压比、电流比、也有把本章知识和力学、电学内容相联系的综合考查。
高考物理 13-14.交变电流电磁波知识点总结
十三、交变电流1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流.按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电.2.正弦交流电 ----（1）函数式:e=E m sinωt （其中★E m =NBSω）（2）线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，电动势为零，磁通量的变化率为零，线圈平面与中心面垂直时，磁通量为零，电动势最大，磁通量的变化率最大.（3）若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时，交变电流的变化规律为i=I m cosωt..（4）图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u，其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量（1）瞬时值:交流电某一时刻的值，常用e、u、i表示.（2）最大值:E m =NBSω，最大值E m （U m ，I m ）与线圈的形状，以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值.（3）有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该交流电的有效值.①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算，有效值与最大值之间的关系E=Em/2，U=Um/2，I=Im/2只适用于正弦交流电，其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算，切不可乱套公式.②在正弦交流电中，各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值.（4）周期和频率 ----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间.在一个周期内，交流电的方向变化两次.频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数.角频率:ω=2π/T=2πf.4.电感、电容对交变电流的影响（1）电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频.（2）电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频.5.变压器 -（1）理想变压器:工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计.（2）★理想变压器的关系式:①电压关系:U1/U2 =n1/n2（变压比），即电压与匝数成正比.②功率关系:P 入 =P 出，即I1U1 =I2U2+I3U3+…③电流关系:I1/I2 =n2/n1（变流比），即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比.（3）变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制.6.电能的输送 -----（1）关键:减少输电线上电能的损失:P 耗 =I 2 R 线（2）方法:①减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积.②提高输电电压，减小输电电流.前一方法的作用十分有限，代价较高，一般采用后一种方法.（3）远距离输电过程：输电导线损耗的电功率:P 损 =（P/U）2R 线，因此，当输送的电能一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。
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第1课时 正弦交流电的产生及描述班级______姓名____________【知识梳理】1． 正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中的匀速转动。
正弦交流电有两种：一种是电枢旋转式发电机，另一种是磁极旋转式。
2． 正弦交流电的数学表达：电动势 t E e m ωsin =，其中E m =nBSω、ω为发电机转子的转动角速度，也称之为交流电的角频率，交流电的周期ωπ2=T 。
对于交流电的输出电压、电流随时间的变化函数可通过全电路欧姆定律与外电路欧姆定律推导，但同期一定是相同的。
3． 交流发电机在匀速转动过程中，在线圈平面垂直于磁场时(该平面称之为中性平面)，此时的电动势为零，即此时的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，在线圈平面与磁场平行时，虽然磁通量为零，但感应电动势最大，磁通量的变化率最大。
4． 交流电的有效值：如果交流电在某一电阻上产生的热效应与直流电的热效应相同，我们将直流 电的电流或电压值称之为该交流电的有效值。
对正弦交流电的有效值与最大值间的关系为：2m I I =、2m E E =、2m U U =。
5． 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压、额定电流、交流电流表和交流电压表指示的电流、电压、保险丝的熔断电流都是有效值。
若没有特别说明(包括在题目中)，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。
电容器的耐压值是交变电流的最大值。
6． 明确：交变电流中的“四值”（以电压为例）在研究电容器的耐压值时只能应用最大值；在研究某一时刻线圈受到的电磁力时，只能用瞬时值；在研究交流电的热效应，只能用有效值；在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值。
【典型例题】例1 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动产生的电动势e-t 图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率绝对值最大D ．每当电流变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2 如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T ；若把万用电表的选择开关拨到交流电压档，测得a 、b 两点间的电压为20V ，则可知：从中性面开始计时，当t =T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为（ ）A ．1.41Wb/sB ．2Wb/sC ．14.1Wb/sD ．20Wb/s例3 有一个电子器件，当它两端的电压高于100V时导电，等于或小于100V时则不导电。
若把这个电子器件接到100V、50Hz的正弦交流电源上时，这个电子器件将（）A．不导电B．每秒钟内导电50次C．每秒钟导内电100次D．每次导电的时间为0.005s例4 计算下列两种交变电流的有效值。
例5如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO/匀速转动，角速度为ω＝2πrad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°时的瞬时感应电动势；（3）如果从中性平面开始记时，写出发电机输出电压的瞬时表达式；（4）设发电机由柴油机带动，其它能量损失不计，则线圈转一周，柴油机要做多少功？（5）从图示位置开始,线圈转过60°的过程中通过电阻R的电量是多少？例6 曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图甲为其结构示意图．图中N、S是一对固定的磁极，abcd是固定在转轴上的矩形线框．转轴过bc的中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图乙所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动．设线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20 cm2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B=0.01 T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R=10.0 cm（见图乙）．现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V?（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）【巩固练习】1．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示．则下列说法正确的是（ ）A ．t =0时刻，线圈平面与中性面垂直B ．t =0.01s 时刻，Φ的变化率最大C ．t =0.02 s 时刻，交流电动势达到最大D ．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示．2．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速n ；导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分电阻不计，灯泡的电阻应为（ ）A ．P nB l 22)2(π B ．PnB l 22)(2π C ．P nB l 2)(22 D ．PnB l 22)( 3．面积为S 的两个完全相同的单匝金属线圈分别放置在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为B 0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T 绕OO ’轴做匀速转动；乙图中的磁场的变化规律为B =B 0cos t T π2，从图示时刻（t =0时刻）起计时，则（ ）A ．两线圈中的磁通量变化规律均为ϕ=B 0Scos t T π2B ．两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C ．两线圈中产生的交流电流的有效值不同D ．从此刻起，T /4时间内流过线圈截面的电量相同4．（2005年北京卷）正弦交流电源与电阻R 、交流电压表按图1所示的方式连接，R =10Ω，交流表的示数是10V 。
图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象，则 （ ）A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R = 2 cos100πt (A)B ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R = 2 cos50πt (A)C ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =5 2 cos100πt (V)D ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =5 2 cos50πt(V) BB5．（2005年北京春季理综）一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω。
磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为多少？6．如图所示，ab是半径L、电阻不计的1/4圆周的金属槽环，固定于竖直平面内，圆心为O．Oa是质量不计的轻金属杆，其电阻为r，它的一端挂在O点（无摩擦），另一端连一金属小球，小球的质量为m，与金属槽环接触良好无摩擦，Ob是一根竖直的与金属槽环相连接的金属丝，其电阻为R．上述整个装置置于水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B．现将金属小球从a点由静止开始释放，它滑到b点时的速度为v，所经过的时间为t，问：这一过程中，感应电动势的有效值是多大？7. (06年南通市二模)如图甲所示电路中，D为晶体二极管(正向电阻为0，反向电阻为无穷大)，R1=R2=4Ω，R3＝6Ω，当在AB间加上如图乙所示的交变电压时，求：(1)在0－1×10-2s时间内通过R1的电流．(2)1s内电阻R3所消耗的电能。
8．如图所示，将单匝正方形线圈ABCD的一半放入匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=1T，让它以边界OO/为轴以角速度ω=100rad/s匀速转动，在AB、CD边的中点用电枢将电流输送给小灯泡，线圈边长L=0.2m，总电阻r=4Ω，灯泡电阻R=2Ω，不计P、Q接触电阻及导线电阻，求：（1）理想电压表的读数（2）从图示位置开始，在线圈转动90°的过程中产生的平均感应电动势为多少？（3）从图示位置开始，在线圈转动圈90°的过程中灯泡上产生的热量是多少？（4）从图示位置开始，在线圈转动圈180°的过程中，通过灯泡的电量是多少？第2课时 变压器 电能的输送班级______姓名____________【知识梳理】1．变压器的构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．一个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）；铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成．2．变压器的变压比：U 1：U 2 =n 1：n 2当n 2＞n 1时，U 2＞U 1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器．当n 2＜n 1时，U 2＜U 1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器．3．变压器的变流比： n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制4．几种常用的变压器：①互感变压器，绕在同一闭合铁芯上的两组独立的原副线圈；②自偶变压器，副线圈(或原线圈)是原线圈(或副线圈)的一部分；③调压变压器，是一种可以改变副线圈匝数的变压器；④电压互感器与电流互感器，用来测定高电压与大电流的降压变压器与升压变压器。
5．理想变压器中原线圈和副线圈中电压、电流、功率的决定关系是：输入电压决定了输出电压。
输出电流决定了输入电流；输出功率决定了输入功率。
6．输电过程中，为了减小线路损失，可以采取的办法是：减小输出电流、减小输电导线电阻【典型例题】例1．如图所示，为一理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1为原线圈中的电流，则下列说法正确的是（ ）A ． 保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大B ． 保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，R 消耗的功率将减小C ． 保持U 1不变，S 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ． 保持P 的位置不变，S 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大例2．如图所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上．若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U 1与灯泡两端的电压U 2之比为（ ）A ．1∶1B ．2∶1C ．3∶1D ．4∶1例3．下图是一个理想变压器的示意图，铁芯上绕有一个原线圈和两个副线圈，匝数分别为 n 1、n 2、n 3．连接在两个副线圈上的两个负载电阻分别是 R 2、R 3，加在原线圈上的电压为U ，则下列说法正确的是（ ）A ．负载电阻R 2两端的电压为U n n 12 B ．通过负载电阻R 3的电流为313R n U n C ．通过原线圈的电流为 313212R n U n R n U n + D ．整个电路消耗的总功率为 321223221222R n U n R n U n +例4．如图甲所示，在变压器的输入端串接上一只整流二极管D，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=U m1sinωt，设t=0时刻为a“＋”、b“－”，则副线圈输出的电压的波形(设c端电势高于d端电势时的电压为正)是下图中的（）例5．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P损，用户得到的电功率为P用，则下列关系是正确的是（）A．P损=US2/ρL B．P损=P2ρL/U2S C．P用=P-US2/ρL D．P用=P（1-PρL/U2S）例6．如图甲所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路。