交变电流和电磁波精选课件.ppt

关于交变电流和电磁波第一页，本课件共有26页知识要求类类 电阻、电感和电容对交变电流的作用电阻、电感和电容对交变电流的作用 感抗和容抗感抗和容抗 变压器的原理，电压比和电流比，电能的输送变压器的原理，电压比和电流比，电能的输送 电磁场，电磁波，电磁波的波速。电磁场，电磁波，电磁波的波速。无线电波的发射和接收。电视，雷达。无线电波的发射和接收。电视，雷达。类类 交流发电机及其产生正弦交流电的原理，交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦交流电的图象和三角函数表达式。正弦交流电的图象和三角函数表达式。最大值与有效值，周期与频率。最大值与有效值，周期与频率。第二页，本课件共有26页技能要求一、一、交流电路中电功的计算和电量的计算交流电路中电功的计算和电量的计算二、认识身边的电磁波二、认识身边的电磁波三、水电站的能量转化和能量输送三、水电站的能量转化和能量输送 第三页，本课件共有26页例题一如图所示，矩形线圈共如图所示，矩形线圈共100100匝，匝，ad0.40.4m，在磁感应强度为，在磁感应强度为0.5T0.5T的匀强磁场中绕垂直磁场的的匀强磁场中绕垂直磁场的OOOO轴以轴以每秒每秒5050转的速度转动。转的速度转动。（1 1）线圈在什么位置时感应电动势最大，为多少？）线圈在什么位置时感应电动势最大，为多少？（2 2）以图示位置为计时时刻，电动势的变化规律怎样？）以图示位置为计时时刻，电动势的变化规律怎样？（3 3）从图示位置转过）从图示位置转过9090的过程中感应电动势的平均值为多少？的过程中感应电动势的平均值为多少？（4 4）从图示位置开始计时，）从图示位置开始计时，t t1/150s1/150s时，线圈中感应电动势是多少？时，线圈中感应电动势是多少？分析与解答分析与解答（1）线圈平面与磁感线平行时电动势最大，）线圈平面与磁感线平行时电动势最大，Em=（2）（3）E平均平均=(请注意到它与有效值请注意到它与有效值E=的区别的区别)第四页，本课件共有26页例题二一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁绕垂直于磁场方向的固定轴转动。线圈匝数场方向的固定轴转动。线圈匝数n n100100，穿过每匝线圈的磁通量，穿过每匝线圈的磁通量随时随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r r5.05.0，外电路电阻，外电路电阻R R9595。已知感应电动势的最大值。已知感应电动势的最大值EmEmnm，其中，其中m为穿过每匝线为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的示数的示数分析与解答分析与解答交流电表的示数都是有效值。交流电表的示数都是有效值。Em=nm,=2/T=2S=2/T=2S-1-1，Em=200VE=100V.I=1.34A 第五页，本课件共有26页例题三如图所示，在磁感应强度如图所示，在磁感应强度B B0.5T0.5T的匀强磁场中，有一个正方形金属的匀强磁场中，有一个正方形金属线圈线圈abcd，边长，边长l0.20.2m，线圈，线圈ad边跟磁场左侧边界重合，线圈电阻边跟磁场左侧边界重合，线圈电阻R R0.40.4，用外力使线圈从磁场中运动出来，一次是使线圈从左侧边，用外力使线圈从磁场中运动出来，一次是使线圈从左侧边界匀速平行移出磁场，另一次是使线圈以界匀速平行移出磁场，另一次是使线圈以ad边为轴匀速转动出磁场，边为轴匀速转动出磁场，两次所用时间都是两次所用时间都是0.10.1s。试计算两次外力做功之差及两次线圈中通过的。试计算两次外力做功之差及两次线圈中通过的电量之比。电量之比。第六页，本课件共有26页例题分析与解答向左匀速拉出：向左匀速拉出：V1=l/t=2m/s,E=lVB=0.2V,I=lVB/R=0.5A,F1=IlB=0.05NW1=F1l=0.01J;q1=It=0.05C.以以ad边为轴匀速转动出磁场过程外力做的功必须用交流电的有效值来边为轴匀速转动出磁场过程外力做的功必须用交流电的有效值来计算：计算：=5S-1,Em=l2B=0.1 V第七页，本课件共有26页例题四（20032003年上海市高考理综）摄影机、数码相机、录像带、画布、毛笔、年上海市高考理综）摄影机、数码相机、录像带、画布、毛笔、光盘、眼镜、照相底片、放映机等陆续出现在人类的生活中。其中作为光盘、眼镜、照相底片、放映机等陆续出现在人类的生活中。其中作为图像载体的有图像载体的有 ；作为图像记录工具的有（按发明时间的先后排；作为图像记录工具的有（按发明时间的先后排列）列）。分析与解答；注意按发明时间的先后排列。分析与解答；注意按发明时间的先后排列。作为图像载体的有（画布、照相底片、录像带、光盘）作为图像载体的有（画布、照相底片、录像带、光盘）作为图像记录工具的有（毛笔、摄影机、数码相机）作为图像记录工具的有（毛笔、摄影机、数码相机）（“毛笔毛笔”不在第一位不给分）不在第一位不给分）第八页，本课件共有26页例题五（20032003年年上上海海市市高高考考理理综综）用用遥遥控控器器调调换换电电视视机机频频道道的的过过程程，实实际际上上就就是是传传感感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（）A红外报警装置红外报警装置B走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关 C自动洗衣机中的压力传感装置自动洗衣机中的压力传感装置 D电饭煲中控制加热和保温的温控器电饭煲中控制加热和保温的温控器分析与解答：分析与解答：声控开关是把声波转化为电信号；声控开关是把声波转化为电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把机械信号转化为电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把机械信号转化为电信号；电饭煲中控制加热和保温的温控器是把热信号转化为电信号；电饭煲中控制加热和保温的温控器是把热信号转化为电信号；正确选项只有正确选项只有A A第九页，本课件共有26页例题六如如图图所所示示，理理想想变变压压器器输输入入电电压压一一定定，给给负负载载R R供供电电，使使变变压压器器输输入入功功率率增大的方法是（增大的方法是（）A A只增大负载电阻的阻值只增大负载电阻的阻值B B只减小负载电阻的阻值只减小负载电阻的阻值C C只增加原线圈的匝数只增加原线圈的匝数D D只增加副线圈的匝数只增加副线圈的匝数分析与解答分析与解答只增大负载电阻的阻值导致输出电流减小，只增大负载电阻的阻值导致输出电流减小，A错；错；理想变压器每一匝的电压都相等，理想变压器每一匝的电压都相等，只增加原线圈的匝数使每一匝的电压减小，只增加原线圈的匝数使每一匝的电压减小，C错；错；正确选项为正确选项为BD。第十页，本课件共有26页例题七某河段河水流量为某河段河水流量为5 5m3 3/s，水流下落的高度为，水流下落的高度为8 8m。现在利用它来发电，。现在利用它来发电，设所用发电机的效率为设所用发电机的效率为5050，求：（，求：（1 1）发电机的输出功率；）发电机的输出功率；（2 2）设发电机的输出电压为）设发电机的输出电压为50005000V，向，向400400km外的用户输电，输电外的用户输电，输电线的电阻率线的电阻率1.7101.710-8-8/m，横截面积，横截面积S S0.850.85cm2，输电导线上，输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的的电功率损失要求不超过输出功率的4 4，则在输电时的电压应升，则在输电时的电压应升高到多少伏？所用的升压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？高到多少伏？所用的升压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（g g取取9.89.8m/s2）分析与解答分析与解答（1）P=5009.8850=196KW（2）R=2L/S=160，P P失失=I=I2 2R=7840R=7840WI=7AI=7A，U U2 2=P/I=2810=P/I=28103 3V V，n n1 1/n/n2 2=5/28=5/28。第十一页，本课件共有26页例题八如如图图所所示示，在在真真空空中中速速度度为为v6.4106.410-7-7m/s的的电电子子束束连连续续地地射射出出两两平平行行极极板板之之间间，极极板板长长度度为为l8.0108.010-2-2m，间间距距为为d5.0105.010-3-3m。两两极极板板不不带带电电时时，电电子子束束将将沿沿两两极极板板之之间间的的中中线线通通过过，在在两两极极板板上上加加一一50Hz50Hz的的交交变变电电压压UU0sintsint，如如果果所所加加电电压压的的最最大大值值U U0 0超超过过某某一一值值Uc时时，将将出出现现以以下下现现象象：电电子子束束有有时时能能通通过过两两极极板板；有有时时间间断断不不能能通通过。（过。（e e1.6101.610-19-19C,mC,me e9.11109.1110-31-31kgkg）求：）求：（1 1）Uc的大小；的大小；（2 2）U0为何值才能使通过的时间为何值才能使通过的时间tt1 1跟间断的时间跟间断的时间tt2 2之比为之比为2:12:1。第十二页，本课件共有26页例题分析与解答（1）t=t=l/v=1.2510-9S,在这样短的时间内可认为电场是恒定的电子在这样短的时间内可认为电场是恒定的电子作类平抛运动。作类平抛运动。U Uc c=91V91V（2 2）右图可以帮助理解）右图可以帮助理解U U0 0的物理意义：的物理意义：t t1 1=T/6=T/6，t t2 2=T/4-T/6=T/12=T/4-T/6=T/12，U U0 0sin/3=Usin/3=Uc c=91=91 VU0=105V第十三页，本课件共有26页作业1、某某交交流流发发电电机机产产生生的的感感应应电电动动势势与与时时间间的的关关系系如如图图所所示示，如如果果其其他他条条件件不不变变，仅仅使使线线圈圈的的转转速速加加倍倍，则则交交流流电电动动势势的的最最大大值值和和周周期期分分别别变变为为（）A400V，0.02s B200V，0.02sC400V，0.08s D200V，0.08s转速加倍则最大值加倍，周期减半转速加倍则最大值加倍，周期减半 B第十四页，本课件共有26页作业2、如如图图a所所示示，A、B为为两两个个相相同同的的环环形形线线圈圈，共共轴轴并并靠靠近近放放置置。A线线圈圈中中通通有有如图如图b所示的交流电所示的交流电i，则（，则（）A在在t1到到t2时间内，时间内，A、B两线圈相吸两线圈相吸B在在t1到到t2时间内，时间内，A、B两线圈相斥两线圈相斥Ct2时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间作用力为零Dt2时刻两线圈间吸引力最大时刻两线圈间吸引力最大 分析：分析：t2时刻时刻B中的电流中的电流 为零，为零，AB间无相互作用间无相互作用t1时刻时刻A中磁通量变化率为零，中磁通量变化率为零，A中电流为零；中电流为零；在在t1到到t2时间内时间内B中电流减小这相当于中电流减小这相当于B远离远离A所以所以AB相互吸引。相互吸引。AC第十五页，本课件共有26页作业3、右右图图示示意意了了LC振振荡荡电电路路在在某某时时刻刻电电容容器器的的带带电电情情况况及及线线圈圈中中的的磁磁感感线线，由由此此可以断定可以断定 A电容器正在充电电容器正在充电 B电感线圈中的磁场能正在增加电感线圈中的磁场能正在增加C电路中的电流强度正在减少电路中的电流强度正在减少 D电容器的电场能正在减少电容器的电场能正在减少 分析：分析：由磁感线的方向可以判断电流的方向由磁感线的方向可以判断电流的方向根据右手螺旋定则电流是从电容器正极流向负极根据右手螺旋定则电流是从电容器正极流向负极所以电容器正在放电，电场能正在减少所以电容器正在放电，电场能正在减少磁场能正在增加磁场能正在增加BD第十六页，本课件共有26页作业4、右图所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是：（右图所示电路中的电容器称为高频旁路电容，下列说法正确的是：（）A A电容器的电容很大电容器的电容很大 B B电容器的电容很小电容器的电容很小C C对高频而言，电容器的容抗很大对高频而言，电容器的容抗很大D对低频而言，电容器的容抗很大对低频而言，电容器的容抗很大 分析分析高频旁路电容一般采用高频旁路电容一般采用102P到到100P的小电容器的小电容器如果高频旁路电容的电容过大就会把低频信号也旁路掉。如果高频旁路电容的电容过大就会把低频信号也旁路掉。所以高频旁路电容对低频信号的容抗应该很大。所以高频旁路电容对低频信号的容抗应该很大。BD第十七页，本课件共有26页作业5、如如图图所所示示，理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈上上通通过过输输电电线线接接有有两两个个相相同同的的灯灯泡泡L L1 1和和L L2 2，输输电电线的等效电阻为线的等效电阻为R R，开始时电键，开始时电键S S断开，当断开，当S S接通时，以下说法中正确的是（接通时，以下说法中正确的是（）A A副线圈两端副线圈两端MNMN的输出电压减小的输出电压减小B B副线圈输电线等效电阻副线圈输电线等效电阻R R上的电压降增大上的电压降增大C C通过灯泡通过灯泡L L1 1的电流增大的电流增大D原线圈中的电流增大原线圈中的电流增大分析：变压器的输入电压不变、输出电压也不变，故分析：变压器的输入电压不变、输出电压也不变，故A错错S接通后总电阻减小，输出电流就增大，所以输入电流也增大接通后总电阻减小，输出电流就增大，所以输入电流也增大输电线等效电阻输电线等效电阻R上的电压降就增大上的电压降就增大并联电灯两端的电压就减小，故并联电灯两端的电压就减小，故C错错 BD第十八页，本课件共有26页作业6、如如图图a a为为电电热热毯毯的的电电路路图图，电电热热丝丝接接在在u u311sin100tV311sin100tV的的电电源源上上，电电热热毯毯被被加加热热到到一一定定温温度度后后，通通过过装装置置P P使使输输入入电电压压变变为为图图b b所所示示波波形形，从从而而进进入入保保温温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（）A110V B156V C220V D211V 分析：电压表的读数是交流电的有效值分析：电压表的读数是交流电的有效值原电流的有效值是原电流的有效值是220V设图设图b所示的电流的有效值为所示的电流的有效值为U则则2U2/R=2202/RU=B第十九页，本课件共有26页作业7、如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为的熔断电流为2A，电容器，电容器C的击穿电压为的击穿电压为300V。若在。若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节间加正弦交流电压，并适当地调节R0和和R接入电路中的阻值，使接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流恰好不被击穿，则电流表的读数为表的读数为 A，电压表的读数为，电压表的读数为 V。分析：保险丝的熔断电流是指电流的有效值分析：保险丝的熔断电流是指电流的有效值而电容器的击穿电压是指电压的最大值而电容器的击穿电压是指电压的最大值所以电流表的读数为所以电流表的读数为2A电压表的读数为电压表的读数为第二十页，本课件共有26页作业8、雷达站正在观察一飞机飞行，若飞机正向雷达站飞来，从某雷达站正在观察一飞机飞行，若飞机正向雷达站飞来，从某时刻雷达发出电磁波到接收到反射的电磁波历时时刻雷达发出电磁波到接收到反射的电磁波历时200s，隔，隔4s后再观测，从发出电磁波到接收到反射的电磁波历时后再观测，从发出电磁波到接收到反射的电磁波历时186s，飞机的飞行速度为，飞机的飞行速度为 m/s。分析：本题的示意图如下分析：本题的示意图如下 雷达站雷达站S1=Ct1/2=3104mS2=Ct2/2=2.79 104mS1-S2=V 44V=2100m,V=525m/s第二十一页，本课件共有26页作业9、如果你通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至如果你通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？已知地球的质量少要等多长时间才能听到对方的回话？已知地球的质量M6.01024kg，地球半径，地球半径R6.4106m，万有引力恒量，万有引力恒量G6.671011Nm2/kg2。分析：首先要知道同步卫星的高度分析：首先要知道同步卫星的高度 无线电波的传播距离是无线电波的传播距离是4h第二十二页，本课件共有26页作业10、输输送送4.0104.0106 6W W的的电电能能，若若发发电电机机输输出出电电压压为为2000V2000V，选选用用变变压压器器升升压压后后应应用用截截面面积积为为4.25cm4.25cm2 2的的铜铜导导线线，把把电电能能送送到到400Km400Km远远处处，线线路路损损失失的的功率为功率为5.0105.0105 5W W。已知铜的电阻率。已知铜的电阻率=1.710=1.710-8-8m m。（1 1）应选用匝数比为多少的升压变压器？）应选用匝数比为多少的升压变压器？（2 2）在用电区的降压变压器的原线圈的两端电压是多大？）在用电区的降压变压器的原线圈的两端电压是多大？分析：输电线电阻分析：输电线电阻R=R=第二十三页，本课件共有26页作业11、电电磁磁炉炉专专用用平平底底锅锅的的锅锅底底和和锅锅壁壁均均由由耐耐高高温温绝绝缘缘材材料料制制成成。起起加加热热作作用用的的是是安安在在锅锅底底的的一一系系列列半半径径不不同同的的同同心心导导电电环环（导导电电环环的的分分布布如如图图所所示示）。导导电电环环所所用用材材料料每每米米的的电电阻阻为为0.1250.125，从从中中心心向向外外第第n n个个同同向向圆圆环环的的半半径径为为r rn n（2n2n1 1）r r1 1（n n1 1，2 2，3 3，7 7），已已知知r r1 11.0cm1.0cm。当当电电磁磁炉炉开开启启后后，能能产产生生垂垂直直于于锅锅底底方方向向的的变变化化磁磁场场，该该磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B B随随时时间间的变化率为的变化率为100100sinsint t，求：，求：（1 1）半径为）半径为r r1 1的导电圆环中感应电流的最大值是多少？的导电圆环中感应电流的最大值是多少？（2 2）假假设设导导电电圆圆环环产产生生的的热热全全部部以以波波长长为为1.01.010106 6m m的的红红外外线线光光子子辐辐射出来，那么半径为射出来，那么半径为r r1 1的导电圆环上每分钟辐射出的光子数是多少？的导电圆环上每分钟辐射出的光子数是多少？（3 3）若若不不计计其其他他损损失失，所所有有导导电电圆圆环环释释放放的的总总功功率率P P是是多多大大？（h h6.6106.6103434JsJs，计算中可取，计算中可取2 21010）第二十四页，本课件共有26页分析与解答（1）磁感应强度随时间的变化率与面积的乘积就等于磁通量的变化率，）磁感应强度随时间的变化率与面积的乘积就等于磁通量的变化率，故故e1=(3)计算热功率要用有效值计算热功率要用有效值第二十五页，本课件共有26页2023/2/28感感谢谢大大家家观观看看第二十六页，本课件共有26页