高中物理交变电流 电磁场电磁波总结

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1、高中物理交变电流电磁场电磁波总结2010-2011年度第一阶段高考总复习许苏建第十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O1O2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=Emsinωt，其中Em=nBSω。这就是正弦交变电流。2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ф的瞬时值最大Φm=BS，感应电动势的瞬时值e=零，感应电流的瞬时值i=零。实际上，穿过线圈的磁通量φ随时间t变化的规律是φ=Φmcosωt，其中Φm=

2、BS，按法拉第电磁感应定律，u=Δφ/Δt=φ′，可得u=-Φmωsinωt=-BSωsinωt，Φ若电枢为n匝线圈，则u=-nBSωsinωt。φ(t)和u(t)必然互为余函t数。因此φ=Φm时u=0，φ=0时u=Um-U2．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。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．

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Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的用E表示。它们的关系为：E?2Em，e=Emsinωt。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Um=2202V=311V，频率为50HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u

4、=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30o时刻，交流电压的瞬时值为____V。解：电压表的示数是交流电压的有效值U，由此最大值为Um=2U=20V。而转过30o时刻的瞬时值为u=Umcos30o=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：该交流周期为T=0.3s，每个周期的前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s为恒定电流I2=-6A，因此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

5、据定义有：I2RT=I12Rt1+I22Rt2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。-1-2010-2011年度第一阶段高考总复习许苏建图中实线位置匀速转动90o到达虚线位置过程中，求：⑴通过R的电荷量q为多少？⑵R上产生焦耳热QR为多少？⑶外力做的功W为多少？解：⑴按照电流的定义I=q/t，计算q应该用平均值：即q?It,而I?E?n???nBS，R?rtR?rtR?rq?nBS这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值

6、。R?r⑵求焦耳热应该用有效值，先求总焦耳热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的焦耳热QR。?E2?nBS?????n2B2S2R??n2B2S2R。这里的电Q?I(R?r)t????,QR?Q?2R?r2?2R?r2?4R?rR?r4R?r22流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转??n2B2S2化为内能，即放出焦耳热。因此W=Q?。要善于用能量转化和守恒定律来分析功和能。4R?r练习1.左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使

7、加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为A.110VB.156VC.220VD.311V解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220V；后半周期电压为零。22根据有效值的定义，UT?U1?T?0，得U=156V，选B。RR24．理想变压器忽略原、副线圈的内阻和各种电磁能量损失的变压器，称为理想变压器。理想变压器的两个基本公式是：⑴U1?n1，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝U2n2数成正比。⑵P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。需要特别引

8、起注意的是：⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：U1I1?U2I2,I1n2?I2n12?n2U1?⑵变压器的输入功率由输出功率决