2024版讲与练高三一轮物理 第11章　交变电流　电磁振荡与电磁波　传感器.docxVIP

第十一章交变电流电磁振荡与电磁波传感器

课程标准

备考策略

1.通过实验，认识交变电流。能用公式和图像描述正弦交变电流。

2．知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。

3．了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。

4．知道非电学量转换成电学量的技术意义。

5．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。

6．通过实验，了解电磁振荡。知道电磁波的发射、传播和接收。

7．认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。

实验十四：探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。

实验十五：通过实验，了解常见传感器的工作原理。会利用传感器制作简单的自动控制装置。

理解正弦式交变电流的产生和图像，掌握正弦式交变电流的“四值”，根据电流热效应计算有关非正弦式交变电流的有效值，根据理想变压器基本原理和电学基础知识，处理远距离输电的相关问题；理解电磁振荡的过程，用电磁波的基本知识处理简单问题；会利用传感器的基本原理分析和制作简单的自动控制装置。

第1讲交变电流的产生和描述

对应学生用书第273页

1．交变电流

(1)定义

方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称“交流”。

(2)图像

如图所示：

图甲、乙、丙、丁所示电流都属于交变电流，图戊所示电流属于恒定电流。

2．正弦式交变电流的产生和变化规律

(1)产生

如图所示，在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流，简称“正弦式电流”。

(2)中性面及其特点

①定义：与磁场方向垂直的平面。

②特点：

a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。

b.线圈转动一周，2次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。

(3)图像

用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图像为正弦曲线，如图所示。

(4)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

①电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt。

②电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt。

③电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt。

其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBl1l2ω＝nBSω

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，即线圈转一周所需要的时间，单位是秒(s)，公式T＝eq\f(2π,ω)。

②频率(f)：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。

(2)交变电流的周期和频率的关系

T＝eq\f(1,f)。

(3)交变电流的“四值”

①瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。

②峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值。

③有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值。对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为E＝eq\f(Em,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))。

④平均值：用E＝neq\f(ΔΦ,Δt)来计算。

1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电流。(×)

2．线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(×)

3．线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流方向发生改变。(√)

4．当线圈从垂直于中性面位置开始计时，产生的电动势按正弦规律变化，即e＝Emsinωt。(×)

5．有效值等于峰值的eq\f(\r(2),2)，这一关系适用于所有交变电流。(×)

6．交变电流的有效值就是一个周期内的平均值。(×)

7．交流电压表和交流电流表测量的是交流电的峰值。(×)

8．可以用平均值计算交变电流产生的热量。(×)

9．求通过导体横截面的电荷量q＝It，其中的I指的是有效值。(×)

考点一交变电流的产生及变化规律

对应学生用书第274页

1．交流电产生过程中的两个特殊位置

图示

概念

中性面位置

与中性面垂直的位置

特点

B⊥S

B∥S

Φ＝BS，最大

Φ＝0，最小

e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝0，最小

e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSω，最大

感应电流为零，方向改变

感应电流最大，方向不变

2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)

规律物理量

函数表达式

图像

磁通量

Φ＝Φmcosωt＝BScosωt

电动势

e＝Emsinωt＝nBSωsinωt

电压

u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt

电流

i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt

3．交变电流瞬时值表达式

(1)确定正弦交变电流的峰