（高中物理）十六交变电流 电磁场 电磁波.doc

十六、交变电流电磁场电磁波一、知识网络二、画龙点睛概念1、交变电流的产生(1)交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流简称交流。(2)中性面①中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置或瞬时感应电动势为零的位置。②中性面的特点a．线圈处于中性面位置时穿过线圈的磁通量Φ最大但＝0；b．线圈经过中性面线圈中感应电流的方向要改变。线圈转一周感应电流方向改变两次。线圈平面每经过中性面一次感应电流的方向就改变一次因此线圈转动一周感应电流的方向改变两次。(3)交变电流的产生以下列图是交流发电机矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程的示意图图中只画出了一匝线圈。甲乙丙丁戊线圈在不断转动电路中电流的方向也就不断改变交变电流就是这样产生的。2、交变电流的图象和变化规律(1)交变电流的图象①波形图：反映电压(或电流)随时间变化规律的图象叫做波形图。②交变电流图象的特点：家庭电路中交变电流的波形图象为正弦曲线。(2)交变电流的变化规律如果线圈从中性面开始计时逆时针方向匀速转动角速度ω经时间t线圈转到图示位置ab边与cd边的速度方向与磁场方向夹角为ωt如下列图。e＝Emsinωti＝Imsinωtu＝Umsinωt交变电流的最大值表达式Em＝NBSωIm＝Um＝ImR＝R(3)交变电流的类型①正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流。正弦式电流是一种又最根本的交变电流家庭电路中的交变电流就是正弦式交变电流。②其它形式的交变电流实际中应用的交变电流不只限于正弦交变电流它们随时间的变化规律是各种各样的。几种交变电流的波形。3、交流发电机(1)交流发电机的组成①电枢和磁极：交流发电机构造比模型复杂得多但根本组是有产生感应电动势的线圈〔通常叫电枢〕和产生磁场的磁极。②转子和定子：转动的局部称为转子不动的局部称为定子。(2)交流发电机的种类①旋转电枢式发电机电枢转动磁极不动的发电机叫做旋转电枢式发电机。②旋转磁极式发电机磁极转动而电枢不动的发电机叫做旋转磁极式发电机。③两种发电机的优缺点旋转电枢式发电机经过裸露的滑环和电刷引到外电路同时转动的电枢又不可能很大产生的电压一般不超过500V。旋转磁极式发电机克服了上述缺点能够产生几千伏到几万伏的电压输出功率可达几百兆瓦。4、最大值和有效值(1)最大值①最大值：交变电流的最大值指交变电流一个周期内所能到达的最大数值。通常用Im、Em和Um表示最大值。②意义：可表示交变电流的强弱或电压的上下。(2)有效值①概念让交流和直流通过相同阻值的电阻如果它们在相同时间内产生热量相等就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。跟交流热效应相同的恒定电流的值叫做交流的有效值。定义有效值时要抓三个相同。②意义：描述交变电流做功或热效应的物理量。③正弦式交流的有效值正弦式交流的有效值与最大值关系为：I＝mU＝m例题：表示交变电流随时间变化图象如下列图那么交变电流有效值为〔〕A．5AB．5Ai/At/sOAD．3.5A解析：设有效值为I根据有效值的定义有()2R×＋()2R×＝I2RT2－401234i/At/s解得：I＝5A答案：B例题：如图表示一交流随时间变化的图像求此交流的有效值。解析：此题所给交流正负半周的最大值不相同许多同学对交变电流有效值的意义理解不深只知道机械地套用正弦交变电流的最大值是有效值的倍的关系直接得出有效值而对此题由于正负半周最大值不同就无从下手。应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的再根据有效值的定义选择一个周期的时间利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同从焦耳定律求得。IR·T＝I1R·+I2R·即I＝(·+〔〕·解得：I＝A例题：交流发电机矩形线圈边长ab＝cd＝0.4mbc＝ad＝0.2m共50匝线圈电阻r＝1Ω线圈在B＝0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴OO′以r/s转速匀速转动外接电阻9Ω如下列图。求：(1)电压表读数；(2)电阻R上电功率。解析：(1)线圈在磁场中匀速转动时产生的感应电动势的最大值为：Em＝NBSω＝50×××××2π＝160V。闭合回路中产生的感应电流的有效值为：I＝A电阻R两端的电压的有效值为：U＝IR＝72V≈101.5V。(2)P＝UI＝72×8W＝1152W。④说明a．各种使用交变电流的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值为有效值；b．一般交变电流流表和交变电流压表测量的数值也都是有效值；c．但凡没有说明的所指的值均为有效值。(3)平均值交变电流在某段时间内电动势的平均值可由法拉第电磁感应定律求出。求出平均电流后可求某段时间内通过导线横截面的电荷量。交变电流的平均值不是一个定值。例题：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