交变电流、电磁场电磁波.ppt

* 高三物理第一轮复习 第十三章 交流电 电磁场和电磁波 考 纲 要 求 Ⅰ 电磁场，电磁波，电磁波的波速、周期、频率和波长 Ⅰ 无线电波的发射和接收，电视雷达 Ⅰ 变压器的原理，电压比和电流比，电能的输送 Ⅰ 电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗 Ⅱ 交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达，最大值与有效值，周期与频率 知 识 网 络 交变电流 交变电流的产生及其变化规律 描述交变电流的物理量 最大值 瞬时值 有效值 周期、频率 交流电路 电感、电容的作用 变压器 远距离输电 L2 第一课时 交变电流的产生和描述 一、交变电流 1、交变电流： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流电 2、正弦交流电 随时间按正弦规律变化的电流，其图象为正弦或余弦曲线。 二、交变电流的产生 1、产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生 L1 L2 线圈平面与磁感线垂直位置开始计时 e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt Em=NBωS 2、中性面： 与磁场方向垂直的平面 特点： ①线圈通过中性面时，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； 3、正弦交流电的图象 从中性面开始计时，交流电路中电动势、电流、路端电压随时间变化如图： ②线圈平面每次转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，线圈转动一周两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次 三、描述交变电流的物理量 1、瞬时值 反映不同时刻交流电的大小和方向 表达式 e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt 我国生活中用的市电电压为220V，其最大值为 频率为50Hz，电压的瞬时表达式：u=311sin314t（V） 例1：有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60 V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？ 2、最大值 也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围 当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em=NBωS。 例2：把一电容器C接在220V的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C的耐压值是多少？ 3、平均值 ⑴不能用算术平均法即：E=（E1+E2）/2来计算 ⑵在计算感应电量时必须要用平均值 ⑶平均值不等于有效值 例3：如图所示，求线圈由图示位置转过60°角的过程中，通过线圈某一横截面的电量 4、有效值 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。 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是： 通常所说的交流电压、电流值，交流电表的测量值，用电器铭牌上所标数值，计算交流电通过导体产生的热量、发热功率、保险丝的熔断电流等，都指的是有效值。 例4：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 例5：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。当线圈由图中位置匀速转动60°。求： ⑴此时发电机的电动势为多少？电路中的电流为多少？R两端的电压为多少？ ⑵在此过程中通过R的电荷量q为多少？ ⑶ R上产生电热QR为多少？ ⑷外力做的功W为多少？ ⑸发电机的输出功率为多少？ 第二课时 变压器、远距离输电 一、理想变压器 1．理想变压器的构造、作用、原理及特征 构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器 作用：在输送电能的过程中改变电压 原理：利用了电磁感应现象 特征：变压器只能改变交变电压 2．理想变压器的理想化条件及其规律 原线圈两端加交变电压U1 电磁感应 忽略原、副线圈内阻 (铜损) 忽略铁芯中的漏磁 (铁损) U1＝E1 U2＝E2 对理想变压器有：P入=P出 即：只有一只副线圈时 I1U1=I2U2 存在多只副线圈时 I1U1=I2U2+I3U3+…… n1I1=n2I2+n3I3+…… 注意：⑴变压器的输出电压由输入电压决定； ⑵变压器的输入功率由输出功率决定； ⑶副线圈中所接电阻常称为负载电阻，“负载”则为电阻消耗的功率。 例1：理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3 。 例2：在