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1、綜合物理綜合物理 第九章交流電、電磁振蕩、電磁波第九章交流電、電磁振蕩、電磁波1、交變電流的定義、交變電流的定義方向隨時(shí)間做周期性變化的電流。方向隨時(shí)間做周期性變化的電流。2、交流電的產(chǎn)生、交流電的產(chǎn)生中性面：中性面：和磁感線垂直的平面和磁感線垂直的平面具有最大的磁通量具有最大的磁通量maxBS具有最小的感生電動(dòng)勢(shì)具有最小的感生電動(dòng)勢(shì)min0 (因因 VB）BVV3、方向變化原因、方向變化原因線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)位置發(fā)生變化線圈和磁場(chǎng)的相對(duì)位置發(fā)生變化線圈通過中性面時(shí)，線圈中的線圈通過中性面時(shí)，線圈中的I感感方向?qū)l(fā)生變化。方向?qū)l(fā)生變化。線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感生電流線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感生電流I感感方向
2、變化兩次方向變化兩次4 4、交流電的變化規(guī)律、交流電的變化規(guī)律 1、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感強(qiáng)度、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感強(qiáng)度B的轉(zhuǎn)軸從中的轉(zhuǎn)軸從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為e2BL1Vsin tBS sin tEmsin t ，是正弦規(guī)律變化的。，是正弦規(guī)律變化的。 2、回路中的電流強(qiáng)度也按正弦規(guī)律變化，大小為、回路中的電流強(qiáng)度也按正弦規(guī)律變化，大小為i Imsin tsin tBS R 3、外電路電阻上的電壓也按正弦規(guī)律變化、外電路電阻上的電壓也按正弦規(guī)律變化,大小為大小為uiR外外ImR外外sin tUm sin t5、交流電的變化規(guī)律的圖象描述、交流電的變化規(guī)律
3、的圖象描述6、交流電發(fā)電機(jī)、交流電發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)構(gòu)造：發(fā)電機(jī)構(gòu)造：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)部分)定子定子(不動(dòng)部分不動(dòng)部分)發(fā)電機(jī)種類發(fā)電機(jī)種類旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子:線圈線圈定子定子:磁體磁體輸出輸出電壓不高電壓不高,功率不大功率不大旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子:磁體磁體定子定子:線圈線圈功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦輸出輸出電壓可達(dá)幾萬(wàn)伏電壓可達(dá)幾萬(wàn)伏1、圖示為某交流電的圖象，則由圖象可知、圖示為某交流電的圖象，則由圖象可知A.交流電是時(shí)間交流電是時(shí)間t的正弦函數(shù)的正弦函數(shù)B.a、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)線圈恰過中性面兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)線圈恰過中性面C.從從0d過程線圈兩次過中性面過程線圈兩次過中性面D.
4、t0時(shí)線圈恰好過中性面時(shí)線圈恰好過中性面0at(S)i(A)bcd2、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流電。當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，下列說法正確的是電。當(dāng)線圈通過中性面時(shí)，下列說法正確的是 A.穿過線圈的磁通量最大穿過線圈的磁通量最大, 線圈中感生電動(dòng)勢(shì)也最大線圈中感生電動(dòng)勢(shì)也最大 B.穿過線圈的磁通量等于零穿過線圈的磁通量等于零,線圈中感生電動(dòng)勢(shì)最大線圈中感生電動(dòng)勢(shì)最大C.穿過線圈的磁通量最大穿過線圈的磁通量最大, 線圈中感生電動(dòng)勢(shì)等于零線圈中感生電動(dòng)勢(shì)等于零 D.穿過線圈的磁通量等于零穿過線圈的磁通量等于零, 線圈中感生電動(dòng)勢(shì)等于零線圈中感生
5、電動(dòng)勢(shì)等于零交流電在變化一周過程中能達(dá)到的最大值交流電在變化一周過程中能達(dá)到的最大值反映交流電變化范圍反映交流電變化范圍電器元件的耐壓值要高于交流電的峰值電器元件的耐壓值要高于交流電的峰值峰值分別用峰值分別用Em、Um、Im等大寫字母表示等大寫字母表示定義定義:讓交、直流過同樣電阻讓交、直流過同樣電阻,如在時(shí)間如在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)產(chǎn)生相等熱量，則直流電值稱為交流電有效值相等熱量，則直流電值稱為交流電有效值正弦交流電正弦交流電的有效值和峰值間關(guān)系的有效值和峰值間關(guān)系mmmIIUEE22 22 U22交流電表的測(cè)量值是有效值交流電表的測(cè)量值是有效值交流電完成一次周期性變化交流電完成一次周期性變化(大
6、小、方向大小、方向和變化趨勢(shì)都回到原態(tài)和變化趨勢(shì)都回到原態(tài))所需時(shí)間所需時(shí)間單位是秒單位是秒.周期周期越長(zhǎng)越長(zhǎng),交流電交流電變化越慢變化越慢交流電交流電1秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)單位是赫茲單位是赫茲.頻率頻率越高越高, 交流電交流電變化越快變化越快 1fT 1Tf 1fT 3.某線圈中感生電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值是某線圈中感生電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值是e=311sin314t伏，則伏，則它的峰值為伏；該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為它的峰值為伏；該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為rad/S；該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期為；該線圈轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T秒；頻率為秒；頻率為fHz；若此線圈與阻值為；若此線圈與阻值為100歐的電阻相連，則通過電阻歐
7、的電阻相連，則通過電阻的電流的最大值為的電流的最大值為Im安；有效值為安；有效值為I_安安培；電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為培；電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為_安。安。1秒鐘內(nèi)秒鐘內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量電路中產(chǎn)生的熱量Q焦耳。焦耳。5 03140.023113.112.20i=3.11sin314t484ftsintsinemm22 . 500.4108.665i10sin5t 4、圖示為一個(gè)正弦交流電的圖象，由圖象可知，、圖示為一個(gè)正弦交流電的圖象，由圖象可知，t0.3秒時(shí)的電流瞬時(shí)值為安；秒時(shí)的電流瞬時(shí)值為安；t0.4秒時(shí)電流秒時(shí)電流的瞬時(shí)值為安；此電流的周期為的瞬時(shí)值為安；此電流的周期為T秒；秒；頻率是頻率是f
8、赫茲；有效值為赫茲；有效值為I安培。線圈安培。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為弧度弧度/秒；秒；此交流電的瞬時(shí)此交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為安培。若電路中的電阻為表達(dá)式為安培。若電路中的電阻為10歐，歐，則該電路在則該電路在1秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q焦耳。焦耳。t / si / A+10-100 0.1 0.3 0.5500沒有漏磁沒有漏磁沒有銅損沒有銅損沒有鐵損沒有鐵損電磁感應(yīng)規(guī)律電磁感應(yīng)規(guī)律U1n1n2U22121nnUU121221nnUUIIA、B、C 5、理想變壓器原、副線圈兩側(cè)相同物理量有、理想變壓器原、副線圈兩側(cè)相同物理量有 A、交流電的頻率、交流電的頻率 B、交流電的功率、交
9、流電的功率 C、磁通量的變化率、磁通量的變化率 D、交流電的最大值、交流電的最大值 6. 理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2:1，如果將，如果將原線圈接在原線圈接在6伏的電池組上伏的電池組上, 則副線圈的電壓是則副線圈的電壓是A. 12伏伏 B. 3伏伏 C. 0 D. 0.25伏伏CB、C 、D 7. 一個(gè)理想變壓器原線圈接交流電，副線圈接一電一個(gè)理想變壓器原線圈接交流電，副線圈接一電阻，下面哪些方法可使輸入功率增加阻，下面哪些方法可使輸入功率增加A、增大負(fù)載電阻、增大負(fù)載電阻B、減小負(fù)載電阻、減小負(fù)載電阻C、增加副線圈匝數(shù)、增加副線圈匝數(shù)D、減少原線圈匝數(shù)、
10、減少原線圈匝數(shù) 8、當(dāng)理想變壓器原線圈輸入電壓為、當(dāng)理想變壓器原線圈輸入電壓為220伏特的交流電伏特的交流電時(shí)時(shí),副線圈的輸出電壓為副線圈的輸出電壓為22伏。若將副線圈在多繞伏。若將副線圈在多繞100匝，匝，則輸出電壓增加到則輸出電壓增加到33伏，則該變壓器原來的原、副線圈的伏，則該變壓器原來的原、副線圈的匝數(shù)名是多少？匝數(shù)名是多少？設(shè)原、副線圈匝數(shù)分別為設(shè)原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,則由題意得則由題意得33220100 10202202121nnnn得可及由 10011 222211nUnUnUnUii)(20001221匝UUnn)(2002222匝UUnn（匝）匝）200(20002
11、1nn減小電線電阻減小電線電阻增加導(dǎo)線截面積增加導(dǎo)線截面積減小電路電流減小電路電流提高輸送電壓提高輸送電壓線出線線線出線線損出UIRURUPRIP222)(9.發(fā)電機(jī)輸出電壓為發(fā)電機(jī)輸出電壓為220伏伏,輸出功率為輸出功率為110千瓦千瓦,輸電輸電線電阻為線電阻為0.2歐歐. 若不用變壓器若不用變壓器,則輸電線上損失功率則輸電線上損失功率 P損損1？若用變壓器將電壓升到若用變壓器將電壓升到5500伏再輸送伏再輸送,求變壓器原、副線求變壓器原、副線圈的匝數(shù)比圈的匝數(shù)比K和輸電線上損失的功率和輸電線上損失的功率P損損2 )(500220101 . 1.15AUPI出出出)(502 . 050022
12、1KWRIP線出損 2515500220 .22121KKnnUU可得由)(20500251 211221AInnInnII出線可得再由)(802 . 020222WRIP線線損1 . 振 蕩 電 流振 蕩 電 流 電流的大小和方向隨時(shí)間做周電流的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化，稱為振蕩電流期性變化，稱為振蕩電流2 . 振 蕩 電 路振 蕩 電 路 能夠產(chǎn)生振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路的電路叫振蕩電路 最簡(jiǎn)單的振蕩電路是最簡(jiǎn)單的振蕩電路是LC回路回路 LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流是按正弦規(guī)律變化的是按正弦規(guī)律變化的0t(S)i(A)LC KE分析思路分析思路量量）
13、常常數(shù)數(shù)（不不考考慮慮輻輻射射能能磁磁電電iBEUq磁磁電電充充電電0iBEUqminminmaxmaxmaxmax磁磁電電充充電電結(jié)結(jié)束束iBEUq磁磁電電放放電電maxmaxmaxminminminminiBEUq磁磁電電放放電電結(jié)結(jié)束束振蕩電路的振蕩過程振蕩電路的振蕩過程0ti電流增加電流增加磁場(chǎng)增強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng)磁磁增加增加電電減少減少EC減減小小QC減少減少正向放電正向放電電流減小電流減小磁場(chǎng)減弱磁場(chǎng)減弱磁磁減少減少電電增加增加EC增增強(qiáng)強(qiáng)QC增加增加反向充電反向充電電流增加電流增加磁場(chǎng)增強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng)磁磁增加增加電電減少減少EC減減小小QC減少減少反向放電反向放電電流減小電流減小磁場(chǎng)減弱磁場(chǎng)
14、減弱磁磁減少減少電電增加增加EC增增強(qiáng)強(qiáng)QC增加增加正向充電正向充電頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。 LC2LCf211. 周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間2. LC回路的固有周期和固有頻率回路的固有周期和固有頻率 理論和實(shí)驗(yàn)都可得到理論和實(shí)驗(yàn)都可得到,LC回路的固有周期回路的固有周期T和固有頻和固有頻率率f僅和僅和 LC回路本身的因素有關(guān)回路本身的因素有關(guān)(C和和L的大小的大小), 和外界和外界條件條件(充電多少充電多少, 板間的電壓的高低板間的電壓的高低)無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). 故稱為固有周故稱為固有周期和固有
15、頻率期和固有頻率.D. 10.在在LC振蕩電路中，第一次給電容器充電至兩板間振蕩電路中，第一次給電容器充電至兩板間的電壓為的電壓為U伏特，讓其自由振蕩。第二次充電至兩板間的伏特，讓其自由振蕩。第二次充電至兩板間的電壓為電壓為2U伏特，再讓其自由振蕩。則兩次振蕩的周期伏特，再讓其自由振蕩。則兩次振蕩的周期T1和和T2的關(guān)系是的關(guān)系是A. T1=T2B. T1=0.5T2C. T1=2T22122TT 11.下列哪些情況可使下列哪些情況可使LC回路的固有頻率增大回路的固有頻率增大?A. 增大電容器兩板間的距離增大電容器兩板間的距離B. 電容器的兩板間插入介電常數(shù)較大的電介質(zhì)電容器的兩板間插入介電常
16、數(shù)較大的電介質(zhì)C. 在線圈中插入鐵芯在線圈中插入鐵芯D.減少線圈的匝數(shù)減少線圈的匝數(shù) KdSC4LCf21 12.關(guān)于關(guān)于LC回路中的電磁振蕩的說法中回路中的電磁振蕩的說法中,正確的是正確的是 A. 回路中電容器內(nèi)的電場(chǎng)最強(qiáng)時(shí)，通過線圈中的電回路中電容器內(nèi)的電場(chǎng)最強(qiáng)時(shí)，通過線圈中的電流也最大流也最大 B. 在電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的過程中，線圈中的電在電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的過程中，線圈中的電流一定按正弦規(guī)律變化流一定按正弦規(guī)律變化 C. 在一個(gè)振蕩周期中，電容器有兩次充電過程，兩在一個(gè)振蕩周期中，電容器有兩次充電過程，兩次放電過程次放電過程 D. 電容器放電時(shí)的電流是逐漸增大的，而充電時(shí)電容器放電時(shí)
17、的電流是逐漸增大的，而充電時(shí)的電流是逐漸減少的的電流是逐漸減少的 正確的答案：正確的答案：A、B、D 13.在在“LC”振蕩電路中，電容器極板上的電量振蕩電路中，電容器極板上的電量q隨時(shí)隨時(shí)間間t變化的圖象如圖所示，由圖可知變化的圖象如圖所示，由圖可知 A.在在t1時(shí)刻，電路的磁場(chǎng)能最小時(shí)刻，電路的磁場(chǎng)能最小 B.在在t4時(shí)刻，電容器的電場(chǎng)能最小時(shí)刻，電容器的電場(chǎng)能最小 C.從從t1到到t2，電路中的電流值不斷變小，電路中的電流值不斷變小 D.從從t2到到t3，電容器不斷充電，電容器不斷充電t /Sq/c0 t1 t2 t3 t4maxmaxmaxminminqE,Bi)()(電電磁磁00qE
18、,Biminminmaxmaxmax)()(電電磁磁 磁場(chǎng)均勻變化，產(chǎn)生的電場(chǎng)是恒定的；磁場(chǎng)變化不磁場(chǎng)均勻變化，產(chǎn)生的電場(chǎng)是恒定的；磁場(chǎng)變化不均勻，產(chǎn)生的電場(chǎng)是變化的。磁場(chǎng)變化越快，產(chǎn)生的電均勻，產(chǎn)生的電場(chǎng)是變化的。磁場(chǎng)變化越快，產(chǎn)生的電場(chǎng)越強(qiáng)；反之越弱。場(chǎng)越強(qiáng)；反之越弱。 電場(chǎng)均勻變化，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是恒定的；電場(chǎng)變化不電場(chǎng)均勻變化，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是恒定的；電場(chǎng)變化不均勻，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的。電場(chǎng)變化越快，產(chǎn)生的磁均勻，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的。電場(chǎng)變化越快，產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)；反之越弱。場(chǎng)越強(qiáng)；反之越弱。 變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)總是相互依存變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)總是相互依存、緊密聯(lián)系
19、，組成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場(chǎng)。、緊密聯(lián)系，組成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場(chǎng)。 (1)振蕩電路、快速振動(dòng)的電荷、振蕩的電場(chǎng)振蕩電路、快速振動(dòng)的電荷、振蕩的電場(chǎng)(或磁場(chǎng)或磁場(chǎng))可視為電磁波源?？梢暈殡姶挪ㄔ?。 (2)電磁波的周期和頻率等于激發(fā)電磁波的電磁振蕩電磁波的周期和頻率等于激發(fā)電磁波的電磁振蕩(振蕩電流振蕩電流)的周期和頻率。的周期和頻率。變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播就形成電磁波。變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播就形成電磁波。 電磁波在空間以一定的速度傳播：電磁波在電磁波在空間以一定的速度傳播：電磁波在真空中真空中傳播的速度傳播的速度 C=3.0 108米米 / 秒。秒。fV 14、電磁波在傳播過程中，不變的物理量有、電磁波在傳播過程中，不變的物理量有 A、頻率；、頻率； B、波長(zhǎng)；、波長(zhǎng)； C、波速；、波速； D、振幅。、振幅。在不同的介質(zhì)中波速不同：在不同的介質(zhì)中波速不同：所以，波長(zhǎng)所以，波長(zhǎng) =波速波速 / 頻率頻率 也不同也不同是阻尼振動(dòng)還是無(wú)阻尼振動(dòng)？是阻尼振動(dòng)還是無(wú)阻尼振動(dòng)？
吉林省長(zhǎng)市第五中學(xué)高三物理 綜合課：交流電、電磁振蕩、電磁波課件
