交變電流電磁場(chǎng)和電磁波

1、交變電流電磁場(chǎng)和電磁波主備人：戴晶一、本章高考要求（ 1）交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦交流電的原理，正弦交流電的圖像和三角函數(shù)表達(dá)式。最大值與有效值，周期與頻率（）（ 2）電阻、電感和電容對(duì)交變電流的作用。感抗和容抗。（）（ 3）變壓器的原理，電壓比和電流比，電的的輸送。（）（ 4）電磁場(chǎng)。電磁波。電磁波的波速。（）（ 5）無(wú)線電波的發(fā)射和接收。（）（ 6）電視。雷達(dá)。（）二、本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中線圈繞垂直磁場(chǎng)軸勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)值e=m sint最大值m =NBS描述 有效值=1NBS2周期、頻率、圓頻率：22fT圖像正弦交流電電壓比 U:U :U =n :n :n312312電流比 I 1n

2、1=I 2n2+I 3n3變壓器功率關(guān)系 P 入=P 出頻率關(guān)系 f 1=f2交變電流輸送P損2r導(dǎo)U 損2I 線r導(dǎo)高壓輸電P入=P出+P 損I 送P送U 送電容、電感對(duì)電流的影響定義：大小、方向均作周期性變化的電流振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路（如LC 電路）在介質(zhì)中傳播速度為v= f電磁場(chǎng)在真空中傳播速度為c= 0f振蕩電流(c為光速，0為真空中的波長(zhǎng) )電磁振動(dòng)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)麥克斯韋不均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)理論均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)三、高考熱點(diǎn)縱觀近幾年的高考試題，雖不是高考的重點(diǎn)部分，但涉及本章知識(shí)年年有。涉及本章內(nèi)容的高考試題

3、，既有對(duì)本章知識(shí)的單獨(dú)考查，命題頻率較高的知識(shí)點(diǎn)有交變電流的變化規(guī)律、圖像、有效值的計(jì)算，變壓器的電壓比、電流比、也有把本章知識(shí)和力學(xué)、電學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系的綜合考查。對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波計(jì)算要求已不高，但這一部分和現(xiàn)代科技聯(lián)系比較緊密，對(duì)c= f 的計(jì)算要求可能有所提高。四、高考真題再現(xiàn)1、（ xx 年全車高考題）在相同的時(shí)間內(nèi)，某正弦交流電通過(guò)一阻值為100的電阻產(chǎn)生的熱量，與一電流強(qiáng)度為3A 的直流電通過(guò)同一阻值的電阻產(chǎn)生的熱量相等，則（）A、此交流電的電流強(qiáng)度的有效值為3A，最大值為 32 AB、此交流電的電流強(qiáng)度的有效值為32 A，最大值為 6AC、電阻兩端的交流電電壓的有效值為300V，最大

4、值為 300 2 VD、電阻兩端的交流電電壓的有效值為3002 V，最大值為 600V2、（ xx 年全國(guó)高考題）一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 隨時(shí)間 t 的變化如圖所示。下面說(shuō)法中正確的是（）A、 t 1 時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B、 t 2 時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C、 t 3 時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D、每當(dāng) e 變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大3、（ xx 年全國(guó)高考題）交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為e=E0sint ，若將其電樞的轉(zhuǎn)速提高1 倍，其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)椋ǎ?tA、 E sin2B、

5、2 E0sint20tB、 E sin2D、 2E0sin2t4、（ xx 年全國(guó)高考題）圖表示一交流電的電流隨時(shí)高而變化的圖像。此交流電的有效值是（）A、 52 AB、 5AC、 3.52 AD、 3.5A5、（ xx 年全國(guó)高考題）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(shù)都為n ）、 ef1和 gh（匝數(shù)都為n）組成。用 I1和 U 表示輸入電流和電壓， I2和 U 表示輸出電流和電壓。在下列四種連212接法中，符合關(guān)系U 1n1，I 1n2 的有（）U 2n2I 2n1A、 b 與 c 相連，以 a、 d 為輸入端； f與 g 相連，以 e、 h 為輸出端B、

6、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C、 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D、 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6、（ xx 年全國(guó)高考題）如圖所示的（1）、（ 2）兩電路中，當(dāng)a、b 兩端與 e、 f 兩端分別加上220V 的交流電壓時(shí)，測(cè)得 c、d 間與 g、 h 間的電壓均為110V。若分別在 c、d 兩端與 g、h 兩端加上110V 的交流電壓，則 a、 b 間與 e、 f 間的電壓分別為（）A、 220V， 220

7、VB、 220V， 110VC、 110V， 110VD、 220V， 07、（ xx 年全國(guó)高考題）一個(gè)理想變壓器，原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和 n ，正常工作時(shí)輸入和輸出2的電壓、電流、功率分別是U和 U、I和 I、 P 和 P ，已知 n n 則（）12121212A、 U1 U2, P 1 P2B、P1P2, I 1I 2C、I 1I 2, U 1U2D、 P1P2, I1I 2二、填空題8、（ xx 年廣東高考題）邊長(zhǎng)為a 的正方開(kāi)線框，其電阻為R，在磁感強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖）每秒轉(zhuǎn)數(shù)為n。從線圈平面平行于磁感線時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為

8、。9、（xx 年全國(guó)高考題） 一個(gè)面積為S 的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以其一條邊為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值和周期可由圖中讀出，則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=。在 t= T 時(shí)刻，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角等12于。10、（ xx 年全國(guó)高考題） 一理想變壓器， 原線圈匝數(shù) n =1100，接在電壓為 220V1的交流電源上。當(dāng)它對(duì)11 只并聯(lián)的“ 36V、60W”燈泡供電時(shí)，燈泡正常發(fā)光。由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2=，通過(guò)原線圈的電流I 1 =A。11、（ xx 年全國(guó)高考題）如圖所示，有真空速度為v=6.4 ×107m

9、/s 的電子束，連續(xù)地射入兩平行板間，極板的長(zhǎng)度為 L=8.0 ×10-2 m，間距為 d=5.0 × 10-3 m。兩極板不帶電時(shí)， 電子束沿兩極板之間的中線通過(guò)。在兩極板上加一個(gè)50Hz 的交流電壓 U=Usint V，如0果所加電壓的最大值U0 超過(guò)某個(gè)值 Uc 時(shí)，電子束將有時(shí)能通過(guò)兩極板，有時(shí)不能通過(guò)。求：（ 1） U 的大小。c（ 2） U0 為何值時(shí)才能通過(guò)時(shí)間t 通 跟間斷的時(shí)間t 通之比為t 通：t 通 =2： 1？高考真題答案1、 A、C2、 D3、 D4、 B5、 A、D6、 B7、 B、C8、 2nBa2cos2 nt9、 Emt ;302 S10、

10、 180； 311、（ 1） UC=91V ；（ 2） U O=105V第一課時(shí)交變電流的產(chǎn)生及描述知識(shí)回顧一、正弦交流電的產(chǎn)生1、的電流叫交流電。2、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，線圈內(nèi)將產(chǎn)生正弦交流電。二、正弦交流電的變化規(guī)律1、上題圖中所產(chǎn)生的交流電，如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=2、線圈在上題圖所示位置時(shí)，線圈與磁感線垂直，此位置叫。3 、線圈在中性面時(shí)，磁通量最，但此時(shí)磁通量的變化率為，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為。線圈與中性面垂直時(shí)，磁通量為，但此時(shí)磁通量變化率最，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4 線圈每次經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方改變一次，一周期

11、內(nèi)，電流方向改變兩次。三、表征交流電的物理量 =1、交流電的有效值，是根據(jù)電流的， U=,I=。規(guī)定的， 對(duì)正弦交流電而言，它們與最大值的關(guān)系是：2、周期T 與頻率f 可以反映交變電變化的快慢，T=1/f，角頻率=2f=2 /T四、其它幾個(gè)問(wèn)題1、上圖中產(chǎn)生的正弦交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值m=。 m 的值與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸處于線圈平面內(nèi)哪個(gè)位置無(wú)關(guān)。2、通常說(shuō)的額定電壓、額定電、 交流電表的讀數(shù)均是值，而考慮一些電器元件（如電容器、晶體管等）的擊穿電壓，均指交流電的值，但保險(xiǎn)絲的熔斷電流指值。3、 流電中， 有效值平均值，求解交流電熱量問(wèn)題時(shí)，必須用有效值計(jì)算，切忌使用平均值求解熱。知識(shí)回顧答案一

12、、正弦交流電的產(chǎn)生1、 強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期變化二、正弦交流電的變化規(guī)律1、 Emsint2、中性面2、 大；零；零；零；大；大三、表征交流電的物理量1、熱效應(yīng)2、 Em ; U m ;I m222四、其它幾個(gè)問(wèn)題1、 nBS2、有效；有效；有效例題解析例 1 把一只電熱器接到10V 的直流電源上， 在 t 時(shí)間內(nèi)將一壺水煮沸，現(xiàn)將電熱器接到u=10sin 314t（ V）的交流電源上去，則煮沸這壺溫水的時(shí)間為；若接到 u=20sin 314t （V）的交流電源上，則煮沸這壺水的時(shí)間為。思路根據(jù)交流電的有效值與最大值的關(guān)系，求得交流電的效值，計(jì)算電熱功率。解根據(jù)交流電有效值的意義知2101

13、0 22t1 ，RtR102102解得 t 1=2t 。同理2t 2 解得 t 2=t。t2RR小結(jié) 在交流電路中計(jì)算電功與電熱均用交流電的有效值進(jìn)行計(jì)算，熟練掌握II m ,UU m 的關(guān)22系。交流電的有效值是電路中產(chǎn)生相同熱效應(yīng)時(shí)的等效直流值。例 2有一交流電壓的變化規(guī)律為u=311 sin 314t （ V），若將一輝光電壓是220V 的氖管接上此交流電，則在 1s 內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間是多少？思路同交流電瞬時(shí)電壓的變化規(guī)律，求得半個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電壓大于220V 所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，即可求得1s 內(nèi)氖管發(fā)光時(shí)間。解根據(jù) u=311 sin 314t （ V）可知周期 T21s50將 U=220 代

14、入 u=311 sin 314t （ V）中 , 可得在 0 T1 s 內(nèi)有 t11s, t23 s 。2100400400所以在 1s 內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間為t=100 t=0.5s （ 1s 為 100 個(gè)半周期）。小結(jié)本題也可用圖解法： （如圖所示）t=1 ×0.01=0.005 s,t=100× t=0.5s（1s為 100 個(gè)半周期）2例3正弦交流電壓u=50sin 314t （ V），加在一氖管的兩端。憶知當(dāng)氖管兩端電壓達(dá)到252V 時(shí)，才開(kāi)始發(fā)光，則此氖管在一周期內(nèi)發(fā)光時(shí)間是多少？在5min 內(nèi)發(fā)光次數(shù)是多少？思路氖管兩端電壓的最大值為50V 的物理意義是： 加在

15、氖管兩端電壓按正弦規(guī)律變化，隨時(shí)間同0V變化到50V，或由50V 變化到0V。僅在氖管兩端電壓在252 V50V 之間時(shí)，氖管方能發(fā)光。為此，畫出交流電壓的正弦圖像，有利于構(gòu)建思路。解如圖所示為此交流電壓的正弦圖像，此交流電周期為：223.14s1T314s50設(shè)在第一周期內(nèi)電壓的絕對(duì)值為 252 的 時(shí) 刻 為 t ， 則 有50sin(314t )252 。即： sin(314t)=±2 /2 ，解得：t14112T ，t2313T3148314843148設(shè)條件下， 磁通量的變化900 的過(guò)程中，試求：t 3515T ，t4717T4314843148對(duì)照?qǐng)D知，在一周期內(nèi)氖管發(fā)

16、光時(shí)間，即電壓絕對(duì)值大于252 V 的時(shí)間為：t(t2t1) (t4t3 )T1 s。2100因交流電壓在一周期內(nèi)發(fā)光兩次，5min 內(nèi)的發(fā)光次數(shù)為：N2t( 2 560)次30000 次U=Usin t(I=IT2小結(jié)反映正弦交變電壓的瞬時(shí)值方程sin t)描述了正弦交流電壓 （或電流） 的mm變化規(guī)律，有時(shí)須直觀形象畫出交變電壓（或電流）的圖像，再據(jù)瞬時(shí)值方程轉(zhuǎn)化成的正弦圖像，清晰地分析物理圖景，使問(wèn)題更易理解。這種做法常給解題帶來(lái)方便。例 4如圖所示， 矩形七圈面積為S，匝數(shù)為 n，總電阻為r ，繞其對(duì)稱中心軸/OO在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈兩端通過(guò)兩個(gè)圓開(kāi)

17、電極與電阻 R 串聯(lián)。不計(jì)一切摩擦阻力，在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)（ 1）通過(guò)電阻 R 的電量 q;（ 2）外力轉(zhuǎn)動(dòng)力線圈掃做的功。思路穿過(guò)某個(gè)面的磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，線圈在題量 =BS，求電量用平均值來(lái)求。線圈轉(zhuǎn)過(guò)900 的時(shí)間t=1 T= 2 。求功 W用有4效值來(lái)求。解（ 1）由法拉第電磁感應(yīng)定律知，線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：EnnBStt根據(jù)全電路歐姆定律可知：IEnBSR r( R r )t故所求電量為q=ItnBS式得 qR r（ 2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，其峰值為：Em=nBS, 則有效值 EEm ，即 EnBS。22根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律知，外力做功W等于回路產(chǎn)生的電熱，即：WE

18、2n2B 2S2 2n2 B2 S2R rt4( R r )2( R r ) 2例 5如圖所示直流電通過(guò)圖中的電阻R，則交變電流表的示數(shù)為多少？解析由圖所示的直流電的大小是變化的，它不屬于恒定的電流，而交變電流所示的示數(shù)為電流的有效值，但這個(gè)電流的有效值不是52A。顯然，應(yīng)該從電流有效值的定義來(lái)求解。圖中的 I t 圖像是正弦曲線，在半個(gè)周期內(nèi)，它的有效值與正弦交變電流的有效值想同，再根據(jù)直流電在一個(gè)周期內(nèi)所做的功和其有效值做功等效的關(guān)系，就可以求出通過(guò)電流表的示數(shù)。因 I m5A, II m2.5 2A; I 2 RTI A2RT,I AI 2.5A222小結(jié)不少的學(xué)生認(rèn)為此直流電的I t

19、圖線在一個(gè)周期內(nèi)是正弦的一半，那么它的有效值應(yīng)為正弦交流電的一半。這種想法是把電流的有效值認(rèn)為是與電流一次函數(shù)的關(guān)系得來(lái)的。電流的有效值是通過(guò)電流的熱效應(yīng)得來(lái)的，電流產(chǎn)生電熱是電流做功的結(jié)果，W= I 2 Rt 。由這個(gè)公式可知，電流的有效值不是電流一次函數(shù)的平均值，而是電流二次函數(shù)的平均值事半功開(kāi)方的結(jié)果。所以，深刻理解有效值與平均值的區(qū)別，才能正確求解有關(guān)習(xí)題。例 6如圖所示， M、N為中心有小孔的平行板電容器的兩極，相距D=1m，其右側(cè)為垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=1× 10-3 T，磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，寬為d=0.01m；在極板 MN間加有如圖所示的交變電壓（設(shè)N極電熱高

20、于 M極時(shí)， 電壓為正），現(xiàn)有帶負(fù)電的粒子不斷從極板M中央小孔處射入電容器內(nèi) （粒子的初速可視為零，重力不計(jì)） ，取其荷質(zhì)比q21011C / kg ，試求：m（ 1）在交變電壓第一個(gè)周期內(nèi)哪些時(shí)刻進(jìn)入電容器內(nèi)的粒子能從磁場(chǎng)的右側(cè)射出。（ 2）若上述交變電壓的周期可以變化，則其周期滿足什么條件時(shí)，才能保證有帶電粒子從磁場(chǎng)右側(cè)射出來(lái)。mv思路粒子要從磁場(chǎng)右側(cè)射出， 它在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 r d, 又 r ，則粒子進(jìn)入磁場(chǎng) qB時(shí)速度必須滿足 vBqdqU，最后滿足條件的，帶電粒子在電場(chǎng)中先加速后減速，加速度大小均為a速度 v 進(jìn)入磁場(chǎng) 。mmD解 （ 1）高加速時(shí)間為1at2(at 2

21、 ) v22aD v2t, 則 D2a所以 t22a2代入數(shù)據(jù)解得：t 6.110 7 s所以在 0(Tt ) 內(nèi)，即在 0 3.910 7 s 進(jìn)入電容器內(nèi)的粒子將從磁場(chǎng)右側(cè)射出。210 7 s則 T（ 2）帶電業(yè)子加速的時(shí)間至少為t6.16.1 10 7 s所以 T1.2210 6 s2小結(jié) 這類試題用到的交變電流的知識(shí)很少，其實(shí)就是一個(gè)力學(xué)題，由于這類試題綜合性較強(qiáng)，已成為近年考試熱點(diǎn)。跟蹤反饋1、如圖所示為一交流電的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交流電的電流有效值是（）A、52AB、 5AC、3.52 AD、 3.5A2、一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，

22、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是（）A、 t 1 和 t 3 穿過(guò)線圈的磁通量為零B、 t 1 和 t 3 時(shí)刻線的的磁通量變化率為零C、線圈平面與磁場(chǎng)方向平行的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)D、每當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 變換方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大3、如圖矩形線圈面積為S，匝數(shù)為n，線圈電阻為r ，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)900 的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（A 、磁通量的變化量=nBS/OO軸以角）B、平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E =2nBS /C、電阻 R 產(chǎn)生的焦耳熱 Q=(nBS)2/2RD、電阻 R 產(chǎn)生的焦

23、耳熱 Q=(nBS)2R /4(R+r) 24、如圖所示， A、 B 是一對(duì)中間開(kāi)有小孔的平行金屬板，兩小孔的連線與金屬板互相垂直，兩胡板的距離為L(zhǎng)，兩極間加有低頻交流電壓，A 板電勢(shì)為零， B 板電勢(shì) U=U0cost ，現(xiàn)有一電子在 t=0 時(shí)刻射入電場(chǎng)， 設(shè)初速度和重力的影響均可忽略，則電子在兩極板間可能（）A、以 A、 B 間某一點(diǎn)為平衡們置來(lái)回振動(dòng)B、時(shí)而向 B 板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向 A 板運(yùn)動(dòng)，但最后穿出B 板C、如果小于某個(gè)值0 、L 小于某個(gè)值 L0，則一直向 B板運(yùn)動(dòng)，最后穿出B 板D、一直向 B 板運(yùn)動(dòng)，最后穿出 B 板，而不論、L 為何值5、如圖（ a）所示，矩形金屬導(dǎo)軌水平放

24、置，導(dǎo)軌上跨接一金屬棒 ab，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，并能在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，在導(dǎo)軌左側(cè)與 ab 平行放置的導(dǎo)線 cd 中通以圖 （ b）所示的交流電流， 規(guī)定電流方向自 c 向 d 為正，則 ab 棒受到向左的安培力的作用時(shí)間是（）A、 0t1B、 t 1t 2C、 t 2t 3D、 t 3t 46、某正弦交流電經(jīng)過(guò)整流器處理后，得到的電流波形去掉半周，如圖所示，則它的有效值為（）A、 2AB、2AC、2A2D、 1A7、一個(gè)電熱器接在10V 的直流電源上，在ts 內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱為 Q，今將該電熱器接在一交流電源上，它在 2t內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為 Q，則這一交流電流的電壓最大值和有效值分別是（）A、最大

25、值 102 V ，有效值 10VB、最大值 10V，有效值 52 VC 、最大值 52 V，有效值 5VD、最大值 202 V，有效值 10 2V8、如圖所示，該交流電流的有效值是A，頻率是Hz，該交流電流的瞬時(shí)值表達(dá)式是，在等時(shí)刻電路中的電流改變方向，當(dāng)t= 2T （ T是周期）時(shí)交流電流的3瞬時(shí)值是A 。9、如圖所示，閉合矩形線圈abcd 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞/OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖示位置時(shí)，線圈受到的磁場(chǎng)力矩為M1，若從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)角（< 90 0）時(shí)，線圈所受磁場(chǎng)力矩為M2，則 M1： M2 為。10、如圖所示，邊長(zhǎng)為 10cm的正方形線圈/的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁z 繞垂直于磁感線的 OO軸

26、以 n=10r/s場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.1T，線圈的匝數(shù) N=100匝，電阻 r=1 。線圈兩端分別接在兩個(gè)固定于OO /軸上且彼此絕緣的金屬滑環(huán)上， 外電路接有 R=9 的電阻， 并接有一只理想交流電壓表，求：（ 1）若從線圈通過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫出線圈中交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；（ 2）電壓表的讀數(shù)；（ 3）若從線圈通過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)900 過(guò)程中，平均電動(dòng)勢(shì)的大??；（ 4）在 1min 內(nèi)，作用在線圈上的外力做功的大小。11、如圖甲所示是旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)示意圖，電樞的電阻r=5 ,燈泡電阻R=95 ，圖乙所示是電樞勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像。（ 1）線圈產(chǎn)生的電

27、動(dòng)勢(shì)在什么位置為零？在什么位置最大？為什么？（ 2）線圈旋轉(zhuǎn)一周，電動(dòng)勢(shì)（或電流）的方向怎樣變化？（ 3）電動(dòng)勢(shì)的峰值、周期和頻率各是多少？（ 4）寫出電動(dòng)勢(shì)和電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式？0.015s 時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多少？（ 5）電壓表和電流表的讀數(shù)各是多少？反饋答案1、 B2、 B、C、 D3、 B、D4、 A、C5、 A、C6、 D7、 B8、 52 A ；2.5Hz ； I=10sin5 t(A) ； 0.2s、 0.4s、 0.6s ；-0.86A9、 1：cos210、 (1)e=6.28sin62.8t(V) ；(2)4.0V ； (3)4.0V ； (4)120J11、（ 1）當(dāng)

28、線圈平面和磁感線垂直（處于中性面）時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。因線圈邊ab、 cd 不切割磁感線，磁通量的變化率為零；當(dāng)線圈平面和磁感線平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，因線圈邊ab、cd 垂直切割磁感線，磁通量的變化率最大（ 2） 311V； 0.02s； 50Hz ；（ 3）當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)從中性面（圖中所示位置）開(kāi)始計(jì)時(shí)，按右手定則，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中，電流（或電動(dòng)勢(shì)）方向?yàn)?a d c b a(設(shè)為正方向 )；線咩連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的另半周過(guò)程中，電流（或電動(dòng)勢(shì)）方向?yàn)?a b cd a（負(fù)方向） ?？傻迷谝粋€(gè)周期內(nèi)正弦電流（或電動(dòng)勢(shì)）的方向改變兩次。（ 4）E=311sin100 t(V) ； -311V（ 5） 2

29、.2A ；209V第二課時(shí)變壓器電能輸送知識(shí)回顧一、變壓器1、變壓器是能夠改變電壓的高備，但不能改變恒定電壓。2、理想變壓器：磁通量全部集中在鐵心中（即沒(méi)有漏磁），變壓器本身不損耗能量，因而理想變壓器沒(méi)有能量損失，即。3、理想變壓器原、副線圈的端電壓與匝數(shù)的關(guān)系式，此式對(duì)于有一個(gè)或幾個(gè)副線圈的變壓器均適用，還適用兩個(gè)副線圈之間的端電壓和匝數(shù)的關(guān)系。4、理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)的關(guān)系為：。此式僅適用于只有一個(gè)副線圈供電的變壓器，若有幾個(gè)副線圈同時(shí)輸出電流，則。二、遠(yuǎn)距離輸電1、遠(yuǎn)距離輸送電能時(shí)，輸電導(dǎo)線上的發(fā)熱損失Q=I2Rt。（ R 為輸電線電阻， I 為通過(guò)輸電線的電流。 ）2、減小

30、輸電導(dǎo)線的電阻是減少輸電線上電能損失的一種方法?？蛇x用電阻率較小的銅和鋁。遠(yuǎn)距離輸電中用增大導(dǎo)線截面積S 來(lái)減小 R，以減小能量損失是有限的。3、減小輸電導(dǎo)線中的電流可以減小輸電線上電能的損失，由于I=因而在輸送一定電功率時(shí)，可采用以減少輸電線上電能損失，這是行之有效的辦法。4 要注意：遠(yuǎn)距離輸送單相交流電時(shí)，輸電導(dǎo)線長(zhǎng)度按距離2 倍計(jì)算。要注意輸電的電壓與輸電導(dǎo)線上損耗的電壓、輸送的電功率與輸電導(dǎo)線上損耗的電功率的區(qū)別。知識(shí)回顧答案一、變壓器2、輸出功率等于輸入功率3、 U1n1U 2n24、 I1n2I 2n15、 U1I1U2I2U3I3二、遠(yuǎn)距離輸電3、P輸 ；高壓輸電U 輸例題解析例

31、 1 在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上。當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂。已知線圈1、 2 的匝數(shù)之比 n1:n2=2:1，在不接負(fù)載的情況下（）A、當(dāng)線圈1輸入電壓為 220V 時(shí)，線圈2 輸出電壓為 110VB、當(dāng)七圈1輸入電壓220V 時(shí)。線圈2輸出電壓為 55VC、當(dāng)線圈2輸入電壓110V 時(shí)，線圈1輸出電壓為 220VD、當(dāng)線圈2輸入電壓110V 時(shí)，線圈1輸出電壓為 110V思路從變壓器的變壓原理來(lái)分析解析變壓器的變壓原理是當(dāng)線圈中通有交變電流時(shí)，在閉合鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，由于閉合鐵芯中交變的

32、磁通量處處相同，所以在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈的匝數(shù)成正比（這是同法拉第電磁感應(yīng)定律所確定。 ）而本題是的閉合鐵芯中多了中間的一個(gè)臂，導(dǎo)致原線圈中產(chǎn)生的交變磁通量只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，而另一半通過(guò)中間的臂，這就是導(dǎo)到線圈是的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有全部通過(guò)時(shí)的一半。綜上所述，可知（B）和（ D）兩選項(xiàng)正確。小結(jié)錯(cuò)選（ A）和（ C）的原因是對(duì)變壓呂的變壓原理不清所致，學(xué)生對(duì)一個(gè)定律、一個(gè)定理、一個(gè)重要的結(jié)論，不但要知其然，還要知其所以然，否則用起來(lái)主會(huì)混為一談，導(dǎo)到錯(cuò)誤百出。例 2 如圖所示理想變壓器的初級(jí)線圈 L，次級(jí)線圈有 L1 和 L2， R2=11× 104。已知線圈 L1 和

33、L2 的匝數(shù)之比為 1：50。當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)， L1 中的電流為。 0.5A 。電源電壓為 55V，若將 S 閉合，求初級(jí)線圈中的電流。思路 本題中兩個(gè)次級(jí)線圈為兩個(gè)等效電源。解題的出發(fā)點(diǎn)當(dāng)然應(yīng)為閉全電路的歐姆定律。解高兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓分別為U21、 U22，電流分別為I 21 、I 22，由變壓呂的工作原理得：U 1n1； U 1n1U 21n21U 22n22兩次級(jí)線圈可視為電源，次級(jí)線圈分別與外電路電阻R1和 R2組成閉全電路，由閉全電路歐姆定律得：I 21U21 ； I22U 22R1R2所以 I21U21R21 11 104200I 22U 22R15011得 P1I 21U 21

34、20014P2I 22U 2250由題述的輸入功率與輸出功率的關(guān)系為：P入 I1U1 P1 P2所以 I1P1P25P162.5mAU 1U 2 4U 1小結(jié)較簡(jiǎn)單的有關(guān)變壓器的部題，解題的思路是：緊緊扣住變壓器的工作原理，依據(jù)U 1n1I 1n2結(jié)合部分電路歐姆定律和電路串并聯(lián)知識(shí)求解。U 2n2 ， I 2n1 ，例 3如圖所示為一理想變壓器，S 為半單刀雙擲開(kāi)關(guān)，P 是滑到變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1 為加在變壓器兩端的電壓，I1 為原線圈中的電流，則A、保持 U1 和 P 的位置不變，由a 合到 b 時(shí)， I 1 將增大B、保持 U 和 P 的位置不變，由b 合到 a 時(shí)， R消耗功率較小1

35、C、保持 U 不變， S 合在 a 處，當(dāng) P 上滑時(shí)， I將增大11D、保持 P 的位置不變， S 合在 a 處，當(dāng) U1 增大時(shí)， I 1 將增大思路 為直觀起見(jiàn)，以下用“箭頭升降”表示各量變化（ 1）S 同 a 合到 b， n1 ,U2 ,P 2 ,I 1（ 2）S 由 b 合到 a， n1 ,U2 ,P 2（ 3）P 上滑， R ,I 2 ,I 1（ 4） U1 ,U 2 ,I 2 ,I 1解正確選項(xiàng)為（ A）、（ B）、（ D）。小結(jié)討論變壓器電路中電流，電壓變化時(shí)先要注意討論前提。當(dāng)U1 不變而負(fù)載電阻 R變化時(shí)，輸出功率的變化決定了輸入功率的變化，由此判定輸入電流I 1 的變化。

36、變壓器匝數(shù)改變時(shí)，輸出電壓的變化決定了輸出功率的變化，現(xiàn)由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率來(lái)斷定線圈中電流的變化。例 4一座小型水電站， 水以 3m/s 的速度流入水輪機(jī)，而以 1m/s 的速度流出。流出水位比流入水信375%代給發(fā)電機(jī)， 20%使水溫度升高，求：低 1.6m，水的流量為 1m/s 。如果水流能量的(1)水溫升高多少？(2)若發(fā)電機(jī)效率為80%，則發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？(3)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為240V，輸電線路電阻為16 2，允許損失的電3功率為5%，用戶所需電壓為 220V ，則所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比各是多少？（變壓器為現(xiàn)想變壓器，g 取 10m/s，水

37、的比熱為 1×103cal/kg 0C·思路水京戲能量根據(jù)能的守恒從機(jī)械能的變化來(lái)求，再根據(jù)已知可以求出第（1）、（ 2）兩問(wèn)。為了解答（ 3）問(wèn)，首先依題意畫出輸電線路原理圖，如圖所示。解（1）每秒水流機(jī)械能損失為E1 m(v12v22 ) mg h 2 104 J2cm t0.2420%E其中的 20%使水溫升高，則所以 cm t0.2420%E9.610 4cm75% E（ 2）發(fā)電機(jī)的輸出功率為P出80% ，而 t=1st所以 P 出 =12kW（ 3）畫出發(fā)電機(jī)以變壓器到用戶的供電線路示意圖。P 線=5%P 出=600W 因?yàn)?P 線=I 2 線 R 線 所以 I

38、 線=6A又因P出50 AI2=I 線=6A ， I 1U 1所以對(duì)升壓變壓器有I1n2即 n1I 2I 2n1n2I 1又因?yàn)?I3 I線 6A， I 4P出P線570 AU 411所以，對(duì)降壓變壓器有n3I 495 。n4I 311小結(jié)此題綜合性強(qiáng)，應(yīng)用了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，關(guān)鍵在于：求出轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械能并求出發(fā)電機(jī)輸出功率； 解析有關(guān)輸電過(guò)程問(wèn)題時(shí)，最好能根據(jù)題意畫出輸電過(guò)程示意圖，再根據(jù)題設(shè)條件逐級(jí)求解。例 5圖是四種亮度可調(diào)的臺(tái)燈電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220V40W ”，當(dāng)燈泡消耗的功率都調(diào)至20W 時(shí)，消耗功率最小的電路是（A）（B）（C）（ D）解析題中所給四種調(diào)光臺(tái)燈分別是得用變壓器或用定值電陰、滑動(dòng)變阻器組成分壓限流電路來(lái)改變燈泡兩端的電壓（或流過(guò)燈泡中電流），從而改變燈泡消耗的功率，達(dá)到改變亮度的目的。四種電路中燈泡的規(guī)格相同，均為“220V40W”，而要求實(shí)際功率相同，全為20W，則加在燈泡兩端的電壓必須從電源電壓 220V 降到相同的值 U。（ A）是用滑動(dòng)變阻器構(gòu)成的限流電路， （ B）是固定電阻組成的抽頭式限流電路，（ D）是用滑動(dòng)變阻器組成的分壓電路，它們?cè)诮祲簳r(shí)都有電流通過(guò)電阻，電阻上