交变电流和电磁波课件.ppt

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1、关于交变电流和电磁波现在学习的是第1页，共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。 现在学习的是第2页，共26页技

2、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 现在学习的是第3页，共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轴以每秒轴以每秒5050转的速转的速度转动。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

3、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=V400SnB （2）tsine100400 （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)V800 t/nBSt/V2200 V320015011004004sin、e

4、现在学习的是第4页，共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绕垂直于磁场方向的固定轴转动。线圈匝数磁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间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r r5.05.0，外电路电，外电路电阻阻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）匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路

5、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 现在学习的是第5页，共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

6、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，两边为轴匀速转动出磁场，两次所用时间都是次所用时间都是0.10.1s。试计算两次外力做功之差及两次线圈中通过的电。试计算两次外力做功之差及两次线圈中通过的电量之比。量之比。 现在学习的是第6页，共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计算：边为轴匀速转动出磁

7、场过程外力做的功必须用交流电的有效值来计算：=5S-1 ,Em= l2B=0.1 VJ0120222.tREW,EEm C0502.ttRq： 求电量必须用平均电流求电量必须用平均电流.WW1qqJ,10221312 现在学习的是第7页，共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、光盘、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。其中作为图像载体的眼镜、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有 ；作为图像记录工具的有（按发明时间的先后排列）；作为图像记录工具的有

8、（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。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） 现在学习的是第8页，共26页例题五（20032003年上海市高考理综）年上海市高考理综）用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传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信号转化为电信号的过程

9、。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现在学习的是第9页，共26页例题六如图所示，理想变压器输

10、入电压一定，给负载如图所示，理想变压器输入电压一定，给负载R R供电，使变压器输入功率增大的方供电，使变压器输入功率增大的方法是（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。 现在

11、学习的是第10页，共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，设所。现在利用它来发电，设所用发电机的效率为用发电机的效率为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）设发电机的输出电压为为50005000V，向，向400400km外的用户输电，输电线的电阻率外的用户输电，输电线的电阻率1.71.71010-8-8/m，横截面积横截面积S S0.850.85cm2，输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的，输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的4 4

12、，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，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？（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=28=P/I=2810103 3V V，n n1 1/n/n2 2=5/28=5/28。 现在学习的是第11页，共26页例题八如图所示，在真空中速度为如图所示，在真空中速度为v6.46.41010-7-7m/s的电子束连续

13、地射出两平行极板之的电子束连续地射出两平行极板之间，极板长度为间，极板长度为l8.08.01010-2-2m，间距为，间距为d5.05.01010-3-3m。两极板不带电时，。两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过，在两极板上加一电子束将沿两极板之间的中线通过，在两极板上加一50Hz50Hz的交变电压的交变电压UU0sintsint，如果所加电压的最大值，如果所加电压的最大值U U0 0超过某一值超过某一值Uc时，将出现以下现象：电子时，将出现以下现象：电子束有时能通过两极板；有时间断不能通过。（束有时能通过两极板；有时间断不能通过。（e e1.61.61010-19-19C,mC,m

14、e e9.119.111010-31-31kgkg）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t t1 1跟间断的时间跟间断的时间t t2 2之比为之比为2:12:1。 现在学习的是第12页，共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作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。类平抛运动。 2212 uLdmeUdcU 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

15、/4-T/6=T/12=T/4-T/6=T/12， U U0 0sin/3=Usin/3=Uc c=91=91 VU0=105V现在学习的是第13页，共26页作业1、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）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现在学习的是第14页，共2

16、6页作业2、如图如图a所示，所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。A线圈中通有如图线圈中通有如图b所所示的交流电示的交流电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

17、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现在学习的是第15页，共26页作业3、右右图示意了图示意了LC振荡电路在某时刻电容器的带电情况及线圈中的磁感线，由振荡电路在某时刻电容器的带电情况及线圈中的磁感线，由此可以断定此可以断定 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

18、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现在学习的是第16页，共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

19、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现在学习的是第17页，共26页作业5、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L L1 1和和L L2 2，输电线的等效电阻为，输电线的等效电阻为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

20、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现在学习的是第18页，共26页作业6、如图如图a a为电热毯的电路图，电热丝接在为电热毯的电路图，电热丝接在u u311sin100

21、tV311sin100tV的电源上，电热毯被加的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置热到一定温度后，通过装置P P使输入电压变为图使输入电压变为图b b所示波形，从而进入保温状态，所示波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（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=V15621102220 B现在学习的是第19页，

22、共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，则电流表的读数为恰好不被击穿，则电流表的读数为 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

23、所以电流表的读数为2A电压表的读数为电压表的读数为V21221502300 现在学习的是第20页，共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，从某时刻雷达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，从发后再观测，从发出电磁波到接收到反射的电磁波历时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

24、=V 44V=2100m,V=525m/s现在学习的是第21页，共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，至少要等多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 m1063722 .h,hRmhRMmG无线电波的传播距离是无线电波的传播距离是4hs4804.Cht 现在学习的是第2

25、2页，共26页作业10、输送输送4.04.010106 6W W的电能，若发电机输出电压为的电能，若发电机输出电压为2000V2000V，选用变压器升压后，选用变压器升压后应用截面积为应用截面积为4.25cm4.25cm2 2的铜导线，把电能送到的铜导线，把电能送到400Km400Km远处，线路损失的功率为远处，线路损失的功率为5.05.010105 5W W。已知铜的电阻率。已知铜的电阻率=1.7=1.71010-8-8m 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

26、端电压是多大？分析：输电线电阻分析：输电线电阻R=R= 32102541080010712458 .sdA125100552 I ,.RIP失失.IPU161320002000nnV,1023214 V280003212532000(2)2 失失UUU、.nn1114002202800021 现在学习的是第23页，共26页作业11、电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成。起加热作用的电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成。起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环（导电环的分布如图所示）。是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环（导电环的分布如图所示）。导电环所用

27、材料每米的电阻为导电环所用材料每米的电阻为0.1250.125，从中心向外第，从中心向外第n n个同向圆环的半个同向圆环的半径为径为r rn n（2n2n1 1）r r1 1（n n1 1，2 2，3 3，7 7），已知），已知r r1 11.0cm1.0cm。当电磁炉。当电磁炉开启后，能产生垂直于锅底方向的变化磁场，该磁场的磁感应强度开启后，能产生垂直于锅底方向的变化磁场，该磁场的磁感应强度B B随随时间的变化率为时间的变化率为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）假设导

28、电圆环产生的热全部以波长为）假设导电圆环产生的热全部以波长为1.01.010106 6m m的红外线光子辐射出来，的红外线光子辐射出来，那么半径为那么半径为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）若不计其他损失，所有导电圆环释放的总功率）若不计其他损失，所有导电圆环释放的总功率P P是多大？（是多大？（h h6.66.610103434JsJs，计算中可取，计算中可取2 21010） 现在学习的是第24页，共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=A24210021001212121 mmI ,rE, tsinr20111112111021,(2) .EWNChE, tRIW光光子子数数、 .PnRIP,InrrrI,rEnnnnnnnnn132122221212502100100 (3)计算热功率要用有效值计算热功率要用有效值 W.1091531W.40A43333111 .PP.P,In现在学习的是第25页，共26页2022-9-2感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第26页，共26页