2021屆人教版高三物理課件：交變電流電磁場(chǎng)電磁波

1、交變電流內(nèi)容要求說(shuō)明交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原理,正弦式電流的圖像和三角函數(shù)表達(dá).最大值與有效值.周期和頻率.電阻電感和電容對(duì)交變電流的作用.感抗和容抗.變壓器的原理,電壓比和電流比,電能的輸送 只要求討論單相理想變壓器本章考點(diǎn)目標(biāo)本章知識(shí)體系:交變電流交變電流的產(chǎn)生和描述電感和電容對(duì)交變電流的作用變壓器和電能的輸送交流電的產(chǎn)生一、交變電流的產(chǎn)生tttt二、交變電流的變化規(guī)律et常見的幾種交變電流： 家庭電路中的正弦交變電流 示波器中的鋸齒波掃描電壓 電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖激光通信中的尖脈沖表征交變電流的物理量瞬時(shí)值最大值有效值平均值交流電的有效值u/vt/s11234-3-2-1-40

2、234各種電流的有效值u/vt/s11234-3-2-1-40234u/vt/s11234-3-2-1-40234u/vt/s11234-3-2-1-402345u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20u/vt/10-2s01234567895101520-15-10-5-20正弦交流電的有效值不特別強(qiáng)調(diào)，交流電的電壓與電流都指有效值；用電器標(biāo)出的電壓與電流都為有效值(電容器標(biāo)的是最大電壓) ；交流電壓表、電流表測(cè)量的計(jì)數(shù)均為有效值。題1.設(shè)一個(gè)正方形金屬線框,其匝數(shù)為100匝,邊長(zhǎng)

3、L=10cm,電阻 r=1.0,在B=0.5T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度=100rad/s，外電阻R=4.0.求:(1)外電阻在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少焦耳?題1.設(shè)一個(gè)正方形金屬線框,其匝數(shù)為100匝,邊長(zhǎng)L=10cm,電阻 r=1.0,在B=0.5T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度=100rad/s，外電阻R=4.0.求:(1)外電阻在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少焦耳?(2) 若線框從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)90角的過(guò)程中,通過(guò)外電阻的電量是多少?題1.設(shè)一個(gè)正方形金屬線框,其匝數(shù)為100匝,邊長(zhǎng)L=10cm,電阻 r=1.0,在B=0.5T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁

4、場(chǎng)的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度=100rad/s，外電阻R=4.0.求:(1)外電阻在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少焦耳?(2) 若線框從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)90角的過(guò)程中,通過(guò)外電阻的電量是多少?(3)若將外電阻換接為激發(fā)電壓和熄滅電壓都為78.5v的氖管,求在10min內(nèi)氖管點(diǎn)亮的時(shí)間有多長(zhǎng)?題1.設(shè)一個(gè)正方形金屬線框,其匝數(shù)為100匝,邊長(zhǎng)L=10cm,電阻 r=1.0,在B=0.5T勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度=100rad/s，外電阻R=4.0.求:(1)外電阻在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少焦耳?(2) 若線框從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)90角的過(guò)程中,通過(guò)外電阻的電量是多少?(3)若將外

5、電阻換接為激發(fā)電壓和熄滅電壓都為78.5v的氖管,求在10min內(nèi)氖管點(diǎn)亮的時(shí)間有多長(zhǎng)?(4)當(dāng)外電路斷開時(shí),一并接在發(fā)電機(jī)輸出端的電容器的擊穿電壓至少為多大?電感和電容對(duì)交變電流的作用電感對(duì)交變電流的影響-+電容對(duì)交變電流的影響-+-+電容: 通交流、隔直流- 隔直電容 通高頻、阻低頻-高頻旁路電容電感: 通直線、阻交流-低頻扼流圈 通低頻、阻高頻-高頻扼流圈輸入輸出LC1C2題2.如圖所示,某電子線路的輸入端的輸入電流既有直流成分,又有交流高頻與交流低頻成分,若通過(guò)該電路只把交流的低頻成分送到下一級(jí),那么關(guān)于該電路中各器件的作用,下列說(shuō)法中正確的有: ( )A.L的功能為通直流,阻交流,是

6、高頻扼流圈B.L的功能為通直流,阻交流,是低頻扼流圈C.C1的功能為通交流,隔直流,是隔直電容D.C2的功能為通高頻,阻低頻,是高頻旁路電容BCD變壓器變壓器的結(jié)構(gòu)原線圈副線圈鐵芯原線圈：電壓輸入端的線圈副線圈：電壓輸出端的線圈鐵芯：是軟磁材料制成，作用-導(dǎo)磁理想變壓器理想變壓器：輸出功率等于輸入功率，即變壓器無(wú)能量損失。無(wú)銅損：原副線圈無(wú)直流電阻；無(wú)鐵損：鐵芯無(wú)渦流；無(wú)磁損：變壓器無(wú)漏磁。變壓器的工作原理i/At/su/vt/s變壓器的工作原理降壓變壓器：n1n2升壓變壓器：n1n2i/At/su/vt/su1u2降壓變壓器：I1I2不管升降變壓器，f1=f2u/At/su/At/su1u2

7、I1I2u1I1= u2I2變壓器的工作原理u1u3I1I2I3u1：u2： u3= n1：n2： n3u1I1=u2I2 +u3I3n1I1=n2I2 +n3I3u2變壓器的工作原理u1u2I1I2u1決定了u2I2決定了I1P2決定了P1自耦變壓器自耦變壓器電壓互感器作用：將高壓變?yōu)榈蛪簩?shí)際電壓為電壓表的讀數(shù)乘銘牌的變壓比U1=U2(U1/U2)接地是為了安全電流互感器作用：將大電流變?yōu)樾‰娏?，?shí)際上是升壓變壓器。實(shí)際電流為電流表的讀數(shù)乘銘牌的變流比I1=I2(I1/I2)接地是為了安全鉗形電流計(jì)原線圈只有一匝的升壓變壓器。優(yōu)點(diǎn)：在測(cè)量電流時(shí)，不需要切斷導(dǎo)線。只能測(cè)量交變電流。鉗形電流計(jì)題

8、3.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈巾數(shù)之比為n1n2=41，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等，a、b端加一定交流電壓后，試求：（1）兩電阻消耗的電功率之比；（2）兩電阻兩端電壓之比.(1) 1：16(2) 1：4電能的輸送電能輸送的基本要求： 可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)輸電線上的功率損失P=I2R電能的輸送一、減小輸電線的電阻： 1.選用電阻率較小的導(dǎo)線(銅與鋁) 2.增加導(dǎo)線的截面積 困難：耗材多成本高；架線困難；電容帶來(lái)的 容抗損失很大。 如何減少輸電線上的功率損失二、減小輸電線中的電流： 根據(jù)P=IU可知，在輸出功率一定的情況下，提高 輸送電壓，來(lái)減小輸電線中的電流。遠(yuǎn)距

9、離輸送電示意圖電能輸送的示意圖電能輸送的示意圖題4.設(shè)某發(fā)電站到用電區(qū)的輸電電阻R=10,輸送功率為20000W,發(fā)電機(jī)的輸出電壓為500V.（1）試計(jì)算出輸電的效率(不考慮輸電線路的電抗 引起的損耗).(2)若要求輸電的效率達(dá)到95%,則用來(lái)提高輸電電壓的升壓變壓器的原副邊的匝數(shù)比是多大?(3)若某用電區(qū)需要用電電壓為220V,求需要的降壓變壓器的原副邊的匝數(shù)比.題5.如圖所示的脈動(dòng)電流, 通過(guò)升壓變壓器和降壓變壓器的匝數(shù)比分別為1:10和10:1的輸電設(shè)備輸送電能.已知輸電線的電阻為10,用電區(qū)需要220V 8800W的電能,求:(1)升壓變壓器原線圈的保險(xiǎn)絲的熔斷電流不能小于多少?(2)

10、升壓變壓器原線圈電壓的最大值多大?u1t0練習(xí)1、理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4 ：1，若在原線圈上加u=400 sin100t（V）的交流電壓，則在副線圈兩端的電壓表測(cè)得的電壓為：（ ）A、100 V；B、100V； C、1600 V D、1600VB練習(xí)2.如圖所示，有一理想變壓器，原線圈匝數(shù)為n1，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3，原副線圈的電壓分別為U1、U2、U3，電流分別為I1、I2、I3，兩個(gè)副線圈負(fù)載電阻的阻值未知，下列結(jié)論中，正確的是：( ) (A)U1：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3 (B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1 (C) n1I1=n2I2n

11、3I3 (D) I1U1=I2U2I3U3A C D練習(xí)3：圖（甲）、（乙）兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f 兩端分別加上220V的交流電壓時(shí)，測(cè)得c、d 間與g、h 間的電壓均為110V。若分別在c、d兩端與g、h 兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與 e、f間的電壓分別為 V和 V,若分別在c、d兩端與g、h 兩端加上110V的恒定電壓，則a、b間與 e、f間的電壓分別為 V和 V. d1102201100練習(xí)4、如圖，理想變壓器的次級(jí)串3只燈泡，初級(jí)串1只燈泡，四只燈泡型號(hào)相同，若四只都正常發(fā)光，變壓器的變壓比為 。 n1n2AB3UU1：1練習(xí)5、如圖是一個(gè)理想變壓器的電路圖，若A、

12、B兩點(diǎn)接交流電壓U時(shí)，五個(gè)相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4解：設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I，則原、副線圈的電流分別為I和4I，如圖示。n1n2UAB I4I所以原、副線圈的匝數(shù)比為 4 1C練習(xí)6：在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂已知線圈1、2的匝數(shù)之比n1n2=21在不接負(fù)載的情況下【 】A當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)， 線圈2輸出電壓為110VB當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)， 線圈2輸出電壓為55VC當(dāng)線圈2

13、輸入電壓110V時(shí)， 線圈1輸出電壓為220VD當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)， 線圈1輸出電壓為110V12【分析】 每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過(guò)另一線圈,所以當(dāng)從線圈1輸入電壓U1=220V時(shí)，由【答】 B、D當(dāng)從線圈2輸入電壓U2=110V時(shí)，同理由U4 =220VU1=500V10U2U3練習(xí)7、某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=500伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線總電阻R=10歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶得到的電壓恰好為220伏，則：畫出輸電線路的示意圖；求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比。線路上損耗的功率為P = 5000 W，P =I2 2 R,電流為I2 =25A，線路

14、上的電壓為U=I2 R=200V，U2 =P/I2 =100000/25=4000V,n1n2 =U 1U2 =1 4U3=U2 -U =3800VU4 =220Vn3n4 =U 3U4 =190 11解：三相交變電流三相交流發(fā)電機(jī)磁極旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)三相交流發(fā)電機(jī)ACBIAICIBZXY發(fā)電機(jī)負(fù)載123三相交流發(fā)電機(jī)ACBIAICIBN發(fā)電機(jī)負(fù)載123U相U線中性線N線電流相電流星形連接三角形連接ACBIAICIB發(fā)電機(jī)負(fù)載123U相=U線線電流相電流ACBIAN發(fā)電機(jī)負(fù)載123電源星形 負(fù)載三角形ACBIAICIB發(fā)電機(jī)負(fù)載123U線N電源三角形 負(fù)載星形電磁場(chǎng)和電磁波電磁振蕩

15、 電路中的電荷和電流以及跟它們聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)作周期性變化的現(xiàn)象。 在電磁振蕩過(guò)程中產(chǎn)生的大小、方向周期性變化的電流叫振蕩電流。 產(chǎn)生振蕩電流的電路稱為振蕩電路。LC注意:1. 在沒(méi)有能量損失的電磁振蕩過(guò)程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的總和保持不變。2. 電場(chǎng)能決定于電荷q，磁場(chǎng)能決定于電流i 3. 當(dāng)電容器上的電荷q、電壓u 最大時(shí)電路中電流i =0 當(dāng)q、u為0時(shí), 線圈中的磁場(chǎng)B和電路中電流i 最大。電磁振蕩的周期和頻率 電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間叫周期T，1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率f。 LC振蕩電路的固有周期固有頻率 實(shí)踐中需要改變振蕩電路的固有周期或固有頻率。 電磁場(chǎng)2. 周期

16、性變化電場(chǎng)和周期性變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。 1.麥克斯韋的電磁理論的兩大支柱： 變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，不均勻變化的 磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，周期性變化的磁場(chǎng)則產(chǎn)生的同頻率周期性變化的電場(chǎng)。 變化的電場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)則產(chǎn)生的同頻率周期性變化的磁場(chǎng)。 電磁波 空間中某處電場(chǎng)交變變化就在周圍空間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)又在周圍空間產(chǎn)生交變電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)就這樣交替變化逐漸由變化的區(qū)域傳播出去形成電磁波。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成電磁波。

17、 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的這個(gè)預(yù)言已為赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 不同頻率的電磁波在真空中傳播的速度相同，都等于c=3.00108m/s 。在介質(zhì)中電磁波的傳播速度v小于c，若介質(zhì)折射率為n，則 v = c / n 電磁波的傳播速度v與頻率f、波長(zhǎng)的關(guān)系是 v=f電磁波由一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)頻率不變，傳播速度和波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。電磁波電磁波的發(fā)射和接收電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射 要有效地向外發(fā)射電磁波，對(duì)振蕩電路的要求是：(1)振蕩頻率足夠高，振蕩電路輻射電磁波的能量與頻 率的4次方成正比；(2)振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)盡可能分散到盡可能大的空 間，采用開放電路；(3)振蕩電路的天線的長(zhǎng)度與發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)相差不

18、 多。調(diào)制使高頻電磁波隨低頻信號(hào)變化的過(guò)程叫調(diào)制。 使高頻振蕩電流的振幅隨信號(hào)改變叫調(diào)幅， 使高頻振蕩電流的頻率隨信號(hào)改變叫調(diào)頻。 一般無(wú)線電廣播是調(diào)幅，立體聲廣播是調(diào)頻， 電視的圖象信號(hào)的傳遞是調(diào)幅， 電視的聲音信號(hào)的傳遞是調(diào)頻。電磁波的接收電磁波的接收 天線中接收到各調(diào)幅廣播電臺(tái)發(fā)射的調(diào)幅波，產(chǎn)生感應(yīng)電流。 調(diào)諧為了選出所要聽的電臺(tái)要經(jīng)過(guò)調(diào)諧，即調(diào)節(jié)LC振蕩電路的電容C 或電感L ，使振蕩電路的固有頻率與所要接收電臺(tái)的頻率相等，振蕩電路產(chǎn)生電諧振，接收該電臺(tái)的電流最強(qiáng)，其他電臺(tái)的電流很弱。 檢波調(diào)諧電路選出的電臺(tái)的電流是調(diào)幅高頻振蕩電流，為了從其中取出聲音信號(hào)需要進(jìn)行檢波。利用二極管的單向?qū)щ娦园颜{(diào)幅高頻振蕩電流變成單向脈動(dòng)電流，其中的高頻成分通過(guò)電容器旁路掉，聲音信號(hào)電流則通過(guò)耳機(jī)還原成聲音。 晶體二極管的導(dǎo)電特性是單向?qū)щ娦浴?當(dāng)二極管正極電勢(shì)高于負(fù)極時(shí)，二極管導(dǎo)通，有電流流過(guò)二極管，二極管表現(xiàn)出對(duì)電流的阻礙作用很小。 當(dāng)二極管負(fù)極電勢(shì)高于正極(反向電壓)時(shí)，二極管截止，只有極小的電流流過(guò)二極管，表現(xiàn)出對(duì)電流的阻礙作用很大。 對(duì)理想二極管可認(rèn)為：導(dǎo)通時(shí)二極管電阻為零，截止時(shí)二極管電阻無(wú)窮大。 二極管的好壞可用歐姆表判定，好的二極管正極接黑表筆、負(fù)極接紅表筆時(shí)電阻應(yīng)很小，負(fù)極接黑表筆，正極接紅表筆時(shí)電阻