物理 竞赛

交流电、电磁振荡、电磁波

一、知识网络或概要

1． 交变电流、交变电流的图象，正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值

2．理想变压器、远距离送电 3．传感器分类与应用 4．交变发电机的原理 5．纯电阻、纯电感、纯电容电路 6．整流和滤波 7．三相交流电及其连接 8。振荡电路及振荡频率。9。电磁场和电磁波。电磁波的波速，赫兹实验。 10．电磁波的发射和调制。11。电磁波的接收、调谐，检波。 二、知识能力聚焦

1． 交变电流的产生：可通过线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动获得。 2． 瞬时表达式：e=EMsinwt, i= IMsinwt

3． 峰值的几种表达式：EM=NBSw=N mw NBS2 f NBS

2 T

Im

EmR

4． 对正(余)弦式交流电有效值和峰值的关系:E

22

Em,U

22

Um,I

22

Im,在没

有说明的前提下,所说的交流电动势、电压、电流都是指有效值.

5． 线圈转到线圈平面和中性面重合的特点:(1)线圈平面与磁感线垂直;(2) 最大

(3)

t

=0;(4)e=0;(5)i=0;(6)它是交变电流改变方向的分界

面

6． 图像:如图所示,要求:(1)由瞬时值表达式能画出图像;(2)由图

像能求出峰值、T、f、w以及瞬时表达式.

7． 变压器:(1)理想变压器磁通量全部集中在铁芯(即没有漏磁),变压器本身不损耗能量,

因此输入功率等于输出功率.(2)理想变压器原副线圈的端电压与匝数的关系为U1U2

n1n2

,此式对于一个或几个副线圈的变压器都适用,还适用于两个副线圈之间的

端电压和匝数的关系.(3) 理想变压器原副线圈的电流与匝数的关系为

I1I2

n2n1

,此

式仅适用于只有一个副线圈供电时的变压器,若有几个副线圈同时输出电流则有:I0n0 I1n1 I2n2 I3n3........

8． 远距离送电: (1)远距离送电时,输电线导线上的发热损失Q IRt;(2)减少输电线

上的电阻是减少电能损失的一种方法,但此方式减少的损失是有限的;(3)减少输电线中电流可以有效减少输电线上电能的损失,由于I 用高压送电的方式以减少输电线上电能损失.

9． 通过实验了解光敏电阻,热敏电阻特性: 光敏电阻,热敏电阻都是用半导体材料制成的,故

光敏电阻的阻值随照射光强度的变化而迅速变化,光强越大其阻值越小;热敏电阻的阻值随温度的变化而迅速变化,温度越高其阻值越小

.

PU

2

,因此在输送功率一定时,可采

物理 竞赛

10、两类发电机：

（1）左图为旋转电枢式发电机，右图为旋转磁极式发电机。思考：左图中A极为等效电源的 极；右图中A极为等效电源的 极。

（2）、e=EMsin(wt+ )的意义

如图14-1-4所示，设矩形线圈abcd,在磁感应强度为B的匀强磁

场中，绕垂直于B的转轴，以角速度w从中性面位置开始匀速转动，当线圈平面与中性面的夹角为 时，线圈中的感生电动势可以表示为

e 2Blvsin 2Babwad/2sin

当矩形线圈有 N匝时，相当于N个同样发电机串联，则总电动势为 e NBSwsinwt

当t=0，且线圈平面与中性面的夹角为 时，则电动势为

e NBSwsin(wt )

这就是正弦交流电动势的基本计算公式。

1. (wt )的三个意义——在公式中 不仅表示线圈平面与中性面的夹角，也表示线圈法线（n）与磁感应强度（B）的夹角，还表示线速度（v）与B 的夹角。

这里，要特别注意：不要将 角与线圈平面与B 的缴交 混淆，且 与 互为余角，即 + =90。

因此，当已知 角时，正弦电动势则为e NBSwcos 2.正弦交流电的三要素

若设 m NBSw，则正弦电动势还可以表示为e msin(wt ) 式中 m为正弦电动势的最大值，且 m NBSw w为正弦交流电的角频率，且w

2 T

2 f

而 则为正弦交流电的初相，当t=0时，e0 msin 利用上式，可以极为简洁地求出 3.三个容易混淆的最大值 m、（

t

）m和

m

根据法拉第电磁感应定律，正弦交流电动势还可以表示为

e N

t

NBSwsinwt

上式表明：正弦电动势的产生，是由于磁通变化率虽时间按正弦规律变化的结果。 这里，要特别注意区分正弦交流电的三个最大值，不要混为一谈。 磁通量最大值： M BS 电动势最大值：

m NBSw N

物理 竞赛

磁通变化率最大值：(

T

)M BSw mw

t

因为 BScos ，而e msin ，所以e和大值的相位相差90，即 当e、

t

。

达到最大值的时刻相同，但与 达到最

最大时： 0 当e、

t

为0时： m

t

e，从 t

这一结果，根据 t图线的斜率， tan 图线上一线急可看出（图14-1-5）。

在两极磁场，即一对磁极的磁场汇总，发电机转子转一圈，正弦交流电变化一周，所以w电 w机

而在n对磁极磁场中，发电机转子转一圈，要经过n个中性面，交流电将变化n周，所以

w电 nw

机

（3）、外力矩与安培力矩

当转子匀速转动时，转子在每时每刻外力矩与安培力矩平衡，设线圈的总电阻为R，且初相位为零，则

M外 M安 NBISsinwt

NBSwsin

R

2

22

2

NB(e/R)sinwt NB[(NBSWsinwt)/R]sinwt

wt

M外和M安随时间变化的图象如图：

11．电阻、电感、电容

A、纯电阻电路： …… 此处隐藏：9143字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……