高中物理选修3-2知识点总结新课标人教版.pdf

枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 1 选修选修 3 3 2 2 知识点知识点 5656 电磁感应现象 电磁感应现象 只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化 闭合回路中就会产生感应电流 如果电路不闭合只会产生感应电只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化 闭合回路中就会产生感应电流 如果电路不闭合只会产生感应电 动势 动势 这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应 是这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应 是 18311831 年法拉第发现的 年法拉第发现的 5757 感应电流的产生条件 感应电流的产生条件 1 1 回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化 因此研究磁通量的变化是关 回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化 因此研究磁通量的变化是关 键 由磁通量的广义公式中键 由磁通量的广义公式中 BS sin 是是B B与与S S的夹角 看 磁通量的变化的夹角 看 磁通量的变化 可由面积的变化可由面积的变化 S引引 起 可由磁感应强度起 可由磁感应强度B B的变化的变化 B引起 可由引起 可由B B与与S S的夹角的夹角 的变化的变化 引起 也可由引起 也可由B B S S 中的两个量的变中的两个量的变 化 或三个量的同时变化引起 化 或三个量的同时变化引起 2 2 闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时 可以产生感应电动势 感应电流 这是初中学 闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时 可以产生感应电动势 感应电流 这是初中学 过的 其本质也是闭合回路中磁通量发生变化 过的 其本质也是闭合回路中磁通量发生变化 3 3 产生感应电动势 感应电流的条件 产生感应电动势 感应电流的条件 穿过闭合电路的磁通量发生变化 穿过闭合电路的磁通量发生变化 5858 法拉第电磁感 法拉第电磁感应定律应定律 楞次定律 楞次定律 电磁感应规律 感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定 电磁感应规律 感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定 BLv 当长当长L L的导线 以速度的导线 以速度v 在匀强磁场 在匀强磁场B B中 垂直切割磁感线 其两端间感应电动势的大小中 垂直切割磁感线 其两端间感应电动势的大小 为为 如图所示 设产生的感应电流强度为如图所示 设产生的感应电流强度为I I MNMN间电动势为间电动势为 则 则 MNMN受向左的安培力受向左的安培力FBIL 要保持 要保持MNMN以以v匀速向右运动 所施匀速向右运动 所施 外 力外 力FFBIL 当 行 进 位 移 为 当 行 进 位 移 为S S时 外 力 功时 外 力 功 WBILSBILvt t为所用时间 为所用时间 而在而在t时间内 电流做功时间内 电流做功WIt 据能量转化关系 据能量转化关系 WW 则 则ItBILvt BIv M M点电势高 点电势高 N N点电势低 点电势低 此公式使用条件是此公式使用条件是BIv 方向相互垂直 如不垂直 则方向相互垂直 如不垂直 则向垂直方向作投影向垂直方向作投影 n t 公式公式 nt 注意 注意 1 1 该式普遍适用于求该式普遍适用于求平均平均感应电动势 感应电动势 2 2 只与穿过电路的磁通量的变化率只与穿过电路的磁通量的变化率 t有有 关关 而与磁通的产生 磁通的大小及变化方式 电路是否闭合 电路的结构与材料等因素无关 而与磁通的产生 磁通的大小及变化方式 电路是否闭合 电路的结构与材料等因素无关 公式二公式二 Blvsin 要注意 要注意 1 1 该式通常用于导体切割磁感线时该式通常用于导体切割磁感线时 且导线与磁感线互相垂直且导线与磁感线互相垂直 l l B B 2 2 为为 v v与与B B的的夹角 夹角 l l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度 即即l l为导体实际长度在垂直于为导体实际长度在垂直于B B方向上的投影方向上的投影 公式公式 n t 中涉及到磁通量的变化量中涉及到磁通量的变化量 的计算的计算 对对 的计算的计算 一般遇到有两种情况一般遇到有两种情况 1 1 回路与磁场垂直的面积回路与磁场垂直的面积 S S不变不变 磁感应强度发生变化磁感应强度发生变化 由由 BS 此时此时 n B t S 此式中的此式中的 B t 叫磁感叫磁感应强度的变化率应强度的变化率 若若 B t 是是 恒定的恒定的 即磁场变化是均匀的即磁场变化是均匀的 那么产生的感应电动势是恒定电动势 那么产生的感应电动势是恒定电动势 2 2 磁感应强度磁感应强度B B 不变不变 回路与磁场垂直回路与磁场垂直 的面积发生变化的面积发生变化 则则 BS 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况 严格区别磁通量严格区别磁通量 磁通量的变化量磁通量的变化量 B磁通量的变化率磁通量的变化率 t 磁通量磁通量 BS 表示穿过研究平面的磁表示穿过研究平面的磁 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 2 感线的条数感线的条数 磁通量的变化量磁通量的变化量 21 表示磁通量表示磁通量变化变化的多少的多少 磁通量的变化率磁通量的变化率 t 表示磁通量变化的表示磁通量变化的快快 慢慢 公式公式 Blv一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同 对有些导体各部分切对有些导体各部分切 割磁感线的速度不相同的情况割磁感线的速度不相同的情况 如何求感应电动势 如何求感应电动势 如图如图 1 1 所示所示 一长为一长为l l的导体杆的导体杆ACAC绕绕A A点在纸面内点在纸面内以角速度以角速度 匀速转动匀速转动 转动的区域转动的区域 的有垂直纸面向里的匀强磁场的有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为磁感应强度为B B 求求ACAC产生的感应电动势产生的感应电动势 显然显然 ACAC 各部分切割磁感线的速度不相等各部分切割磁感线的速度不相等 vvl AC 0 且且ACAC上各点的线速度大小与半径上各点的线速度大小与半径 成 正 比成 正 比 所以所以ACAC切割 的 速度 可用 其平 均切 割 速切割 的 速度 可用 其平 均切 割 速v vvvl ACC 222 故故 1 2 2 B l 超经典的 我们有次考试考到过关于这个 超经典的 我们有次考试考到过关于这个 1 2 2 BL 当长当长为为L L的导线 以其一端为轴 在垂直匀强磁场的导线 以其一端为轴 在垂直匀强磁场B B的平的平 面内 以角速度面内 以角速度 匀速转动时 其两端感应电动势为匀速转动时 其两端感应电动势为 如图所示 如图所示 AOAO导线长导线长L L 以 以O O端为轴 以端为轴 以 角速度匀速转动一周 所用时角速度匀速转动一周 所用时 间间 t 2 描过面积 描过面积 SL 2 认为面积变化由 认为面积变化由 0 0 增到增到 L2 则磁通变化 则磁通变化 BL 2 在在AOAO间产生的感应电动势间产生的感应电动势 t B L BL 2 2 2 1 2 且且用右手定则制定用右手定则制定A A端电势高 端电势高 O O端电势低 端电势低 m nBS 面积为面积为S S的纸圈 共的纸圈 共n匝 在匀强磁场匝 在匀强磁场B B中 以角速度中 以角速度 匀速转坳 其转轴与磁匀速转坳 其转轴与磁 场方向垂直 则当线圈平面与磁场方向平行时 线圈两端有最大有感应电动势场方向垂直 则当线圈平面与磁场方向平行时 线圈两端有最大有感应电动势 m 如图所示 设线框长为如图所示 设线框长为L L 宽为 宽为d d 以 以 转到图示位置时 转到图示位置时 ab边垂直磁场方向向纸外运动 切割磁感线 边垂直磁场方向向纸外运动 切割磁感线 速度为速度为v d 2 圆运动半径为宽边 圆运动半径为宽边d d的一半 产生感应电动势的一半 产生感应电动势 BLvBL d BS 2 1 2 a端电势高于端电势高于b端电势 端电势 cd边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动 同理产生感应电动热势边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动 同理产生感应电动热势 1 2 BS c端电势高于端电势高于e端电势 端电势 bc边 边 ae边不切割 不产生感应电动势 边不切割 不产生感应电动势 b c两端等电势 则输出端两端等电势 则输出端M M N N电动势为电动势为 m BS 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 3 如果线圈如果线圈n匝 则匝 则 m nBS M M端电势高 端电势高 N N端电势低 端电势低 参照俯示图 这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线 所以有感应电动势最大值参照俯示图 这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线 所以有感应电动势最大值 m 如从图示位置转过一 如从图示位置转过一 个角度个角度 则圆运动线速度 则圆运动线速度v 在垂直磁场方向的分量应为 在垂直磁场方向的分量应为vcos 则此时线圈的产生感应电动势的瞬时值即 则此时线圈的产生感应电动势的瞬时值即 作最大值作最大值 m cos 即作最大值方向的投影 即作最大值方向的投影 nBS cos 是线圈平面与磁场方向的夹角 是线圈平面与磁场方向的夹角 当线圈平面垂直磁场方向时 线速度方向与磁场方向平行 不切割磁感线 感应电动势为零 当线圈平面垂直磁场方向时 线速度方向与磁场方向平行 不切割磁感线 感应电动势为零 总结 计算感应电动势公式 总结 计算感应电动势公式 BLv v v 如 是即时速度 则 为即时感应电动势 如 是平均速度 则 为平均感应电动势 n t t to 是一段时间 为这段时间内的平均感应电动势 为即时感应电动势 1 2 2 BL nBS cos 是线圈是线圈平面与磁场方向的夹角 平面与磁场方向的夹角 夹角是线圈平面与磁场方向瞬时值公式 有感应电动势最大值线圈平面与磁场平行时 cosSBn BSn m 注意 公式中字母的含义 公式的适用条件及使用图景 注意 公式中字母的含义 公式的适用条件及使用图景 区分感应电量与感应电流区分感应电量与感应电流 回路中发生磁通变化时回路中发生磁通变化时 由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成 感应电流感应电流 在在 t内迁移的电量内迁移的电量 感应电量感应电量 为为 R n t tR n t R tIq 仅由回路电阻和磁通量的变化量决定仅由回路电阻和磁通量的变化量决定 与发生磁通量变化的时间无关 因与发生磁通量变化的时间无关 因 此此 当用一磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时当用一磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时 线圈里聚积的感应电量相等线圈里聚积的感应电量相等 但快插与但快插与 慢插时产生的感应电动势 感应电流不同慢插时产生的感应电动势 感应电流不同 外力做功也不同 外力做功也不同 楞次定律 楞次定律 1 1 18341834 年德国物理学家楞次通过实验总结出 感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流年德国物理学家楞次通过实验总结出 感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流 的磁通量的变化 的磁通量的变化 即磁通量变化即磁通量变化 产生 感应电流感应电流 建立 感应电流磁场感应电流磁场 阻碍 磁通量变化 磁通量变化 2 2 当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时 用楞次定律判断感应电流的方向 当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时 用楞次定律判断感应电流的方向 楞次定律的内容 感应电流的磁场总是楞次定律的内容 感应电流的磁场总是阻碍阻碍引起感应电流为磁通量变化 引起感应电流为磁通量变化 楞次定楞次定律是判律是判断感应电动势方向的定律 但它是通过感应电流方向来表述的 断感应电动势方向的定律 但它是通过感应电流方向来表述的 通过感应电流的磁场方向和通过感应电流的磁场方向和 原磁通的方向的相同或相反 来达到 阻碍 原磁通的 变化 即减或增 这样一个复杂的过程 可以用图表原磁通的方向的相同或相反 来达到 阻碍 原磁通的 变化 即减或增 这样一个复杂的过程 可以用图表 理顺如下 理顺如下 这个不太好理解 不过很好用 这个不太好理解 不过很好用 口诀 口诀 增缩减扩 来拒去留增缩减扩 来拒去留 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 4 楞次定律也可以理解为 感应电流的效果总是要反抗 或阻碍 产生感应电流的原因 即只要有某种可能楞次定律也可以理解为 感应电流的效果总是要反抗 或阻碍 产生感应电流的原因 即只要有某种可能 的过程使磁通量的变化受到阻碍 闭合电路就会努力实现这种过程 的过程使磁通量的变化受到阻碍 闭合电路就会努力实现这种过程 1 1 阻碍原磁通的变化 原始表述 阻碍原磁通的变化 原始表述 2 2 阻 阻碍相对运动 可理解为 来拒去留 具体表现为 若产生感应电流的回路或其某些部分可以自由碍相对运动 可理解为 来拒去留 具体表现为 若产生感应电流的回路或其某些部分可以自由 运动 则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化 若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发运动 则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化 若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发 生相对运动 而回路的面积又不可变 则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动 而回路将发生与磁生相对运动 而回路的面积又不可变 则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动 而回路将发生与磁 体同方向的运动 体同方向的运动 3 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 4 4 阻碍原电流的变化 自感现象 阻碍原电流的变化 自感现象 利用上述规律分析问题可独辟蹊径 达到快速准确的效果 如图利用上述规律分析问题可独辟蹊径 达到快速准确的效果 如图 1 1 所示 在所示 在O O点悬挂一轻点悬挂一轻 质质导线环 拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入 判断在插入过程中导环如何运导线环 拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入 判断在插入过程中导环如何运 动 若按常规方法 应先由楞次定律动 若按常规方法 应先由楞次定律 判断出环内感应电流的方向 再由安培定则确定环形电判断出环内感应电流的方向 再由安培定则确定环形电 流对应的磁极 由磁极的相互作用确定导线环的运动方向 若直接从感应电流的效果来分析 流对应的磁极 由磁极的相互作用确定导线环的运动方向 若直接从感应电流的效果来分析 条形磁铁向环内插入过程中 环内磁通量增加 环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增加 由条形磁铁向环内插入过程中 环内磁通量增加 环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增加 由 磁通量减小的方向运动 因此环将向右摆动 显然 用第二种方法判断更简捷 磁通量减小的方向运动 因此环将向右摆动 显然 用第二种方法判断更简捷 应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤 应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤 1 1 查明原磁场的方向及磁通量的变化情况 查明原磁场的方向及磁通量的变化情况 2 2 根据楞次定律中的 根据楞次定律中的 阻碍 确定感应电流产生的磁场方向 阻碍 确定感应电流产生的磁场方向 3 3 由感应电流产生的磁场方向用安培表判断出感应电流的方向 由感应电流产生的磁场方向用安培表判断出感应电流的方向 3 3 当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时 用 当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时 用右手定则右手定则可判定感应电流的方向 可判定感应电流的方向 运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例 所以判定电流方向运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例 所以判定电流方向 的右手定则也是楞次定律的特例 用右手定则能判定的 一定也能用楞次定律判定 只的右手定则也是楞次定律的特例 用右手定则能判定的 一定也能用楞次定律判定 只 是不少情况下 不如用右手定则判定的方便简单 反过来 用楞次定律能判定的 并不是不少情况下 不如用右手定则判定的方便简单 反过来 用楞次定律能判定的 并不 是用右手定则都能判定出来 如图是用右手定则都能判定出来 如图 2 2 所示 闭合图形所示 闭合图形导线中的磁场逐渐增强 因为看不导线中的磁场逐渐增强 因为看不 到切割 用右手定则就难以判定感应电流的方向 而用楞次定律就很容易判定 到切割 用右手定则就难以判定感应电流的方向 而用楞次定律就很容易判定 因电而动 用左手 因动而电 用右手 因电而动 用左手 因动而电 用右手 5959 互感 互感 自感自感 涡流 涡流 互感 互感 由于线圈由于线圈 A A 中电流的变化 它产生的磁通量发生变化 磁通量的变化在线中电流的变化 它产生的磁通量发生变化 磁通量的变化在线圈圈B B 中激发了感应电动势 这种现象叫互感 中激发了感应电动势 这种现象叫互感 自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 所产生的感自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 所产生的感应 电应 电 动势叫做自感电动势 自感系数简称自感或电感动势叫做自感电动势 自感系数简称自感或电感 它是反映线圈特性的物理量 线圈它是反映线圈特性的物理量 线圈越长越长 单位长度上的匝数越多单位长度上的匝数越多 截面积越大截面积越大 它的自感系数它的自感系数就越大 另外就越大 另外 有铁心的线圈的有铁心的线圈的自 感自 感 系数比没有铁心时要大得多 系数比没有铁心时要大得多 自感现象分通电自感和断电自感两种自感现象分通电自感和断电自感两种 其中断电自感中 小灯泡在熄灭之前是否要闪其中断电自感中 小灯泡在熄灭之前是否要闪亮 一亮 一 下 的问题下 的问题 如图如图 2 2 所示所示 原来电路闭合处于稳定状态原来电路闭合处于稳定状态 L L与与LA并联并联 其电流分别为其电流分别为II LA 和 方向都是从左到方向都是从左到 右 在断开右 在断开S S的瞬间的瞬间 灯灯A A中原来的从左向右的电流中原来的从左向右的电流IA立即消失立即消失 但是灯但是灯A A与线圈与线圈L L构成一闭合回路构成一闭合回路 由于由于L L 的自感作用的自感作用 其中的电流其中的电流IL 不会立即消失不会立即消失 而是在回路中逐断减弱维持暂短的时间而是在回路中逐断减弱维持暂短的时间 在这个时间内灯在这个时间内灯A A中有从右向左的电流通过中有从右向左的电流通过 此时通此时通 过灯过灯A A的电流是从的电流是从IL开始减弱的开始减弱的 如果原来如果原来II LA 则在灯则在灯A A熄灭之前要熄灭之前要 闪亮一下闪亮一下 如果原来如果原来II LA 则灯则灯A A是逐断熄灭不再闪亮一下 原来是逐断熄灭不再闪亮一下 原来 II LA 和哪一个大哪一个大 要由要由L L的直流电阻的直流电阻RL和和A A的电阻的电阻RA的大小来决定的大小来决定 如如 果果RRII LALA 则 如果如果RRII LALA 2 2 由于线圈 导体 本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现 由于线圈 导体 本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 5 象 在自感现象中产生感应电动势叫自感电动势 象 在自感现象中产生感应电动势叫自感电动势 由上例分析可知 自感电动势总量阻碍线圈 导体 中原电流的变化 由上例分析可知 自感电动势总量阻碍线圈 导体 中原电流的变化 3 3 自感电动势的大小跟电流变化率成正比 自感电动势的大小跟电流变化率成正比 自 L I t L L是线圈的自是线圈的自感系数 是线圈自身性质 线圈越长 单位长度上的匝数越多 截面积越大 有铁芯则线圈的感系数 是线圈自身性质 线圈越长 单位长度上的匝数越多 截面积越大 有铁芯则线圈的 自感系数自感系数L L越大 单位是亨利 越大 单位是亨利 H H 如是线圈的电流每秒钟变化如是线圈的电流每秒钟变化 1 1A A 在线圈可以产生 在线圈可以产生 1V 1V 的自感电动势 则线圈的自感系数为的自感电动势 则线圈的自感系数为 1H1H 还有毫亨 还有毫亨 mHmH 微亨 微亨 H H 涡流及其应用涡流及其应用 1 1 变压器在工作时 除了在原 副线圈产生感应电动势外 变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流 一 变压器在工作时 除了在原 副线圈产生感应电动势外 变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流 一 般来说 只要空间有变化的磁通量 其中的导体就会产生感应电流 我们把这种感应电流叫做涡流般来说 只要空间有变化的磁通量 其中的导体就会产生感应电流 我们把这种感应电流叫做涡流 2 2 应用 应用 1 1 新型炉灶 新型炉灶 电磁炉 电磁炉 2 2 金属探测器 飞机场 火车站安全检查 扫雷 探矿 金属探测器 飞机场 火车站安全检查 扫雷 探矿 6060 交变电流 交变电流 描述交变电流的物理量和图象 描述交变电流的物理量和图象 一 交流电的产生及变化规律 一 交流电的产生及变化规律 1 1 产生 强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电 产生 强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电 矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时 如图矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时 如图 5 5 1 1 所示 产生正弦 或所示 产生正弦 或 余弦 交流电动势 当外电路闭合时形成正弦 或余弦 交流电流 余弦 交流电动势 当外电路闭合时形成正弦 或余弦 交流电流 图图 5 5 1 1 2 2 变化规律 变化规律 1 1 中性面 与磁力线垂直的平面叫中性面 中性面 与磁力线垂直的平面叫中性面 线圈平面位于中性面位置时 如图线圈平面位于中性面位置时 如图 5 5 2 2 A A 所示 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量变化率为零 因此 所示 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量变化率为零 因此 感应电动势为零感应电动势为零 图图 5 5 2 2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时 即线圈平面与磁力线平行时 如图当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时 即线圈平面与磁力线平行时 如图 5 5 2 2 C C 所示 穿过线圈 所示 穿过线圈 的磁通量虽然为零 但线圈平面内磁通量变化率最大 因此 感应电动势值最大 的磁通量虽然为零 但线圈平面内磁通量变化率最大 因此 感应电动势值最大 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 6 m NBlvNBS 2 伏 伏 N N为匝数 为匝数 2 2 感应电动势瞬时值表达式 感应电动势瞬时值表达式 若从中性面开始 感应电动势的瞬时值表达式 若从中性面开始 感应电动势的瞬时值表达式 et m sin 伏 如图 伏 如图 5 5 2 2 B B 所示 所示 感应电流瞬时值表达式 感应电流瞬时值表达式 iIt m sin 安 安 若从线圈平面与磁力线平行开始计时 则感应电动势瞬时值表达式为 若从线圈平面与磁力线平行开始计时 则感应电动势瞬时值表达式为 et m cos 伏 如图 伏 如图 5 5 2 2 D D 所示 所示 感应电流瞬时值表达式 感应电流瞬时值表达式 iIt m cos 安 安 二 表征交流电的物理量 二 表征交流电的物理量 1 1 瞬时值 最大值和有效值 瞬时值 最大值和有效值 交流电在任一时刻的值叫瞬时值 交流电在任一时刻的值叫瞬时值 瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值 瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值 交流电的有效值是根据电流的热效应规定的 让交流电的有效值是根据电流的热效应规定的 让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻 如果二者热交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻 如果二者热 效应相等 即在相同时间内产生相等的热量 则此等效的直流电压 电流值叫做该交流电的电压 电流有效值 效应相等 即在相同时间内产生相等的热量 则此等效的直流电压 电流值叫做该交流电的电压 电流有效值 正弦 或余弦 交流电电动势的有效值正弦 或余弦 交流电电动势的有效值 和最大值和最大值 m的关系为 的关系为 m m 2 0707 交流电压有效值交流电压有效值UUm 0707 交流电流有效值交流电流有效值IIm 0707 注意 通常交流电表测出的值就是交流电注意 通常交流电表测出的值就是交流电的有效值 用电器上标明的额定值等都是指有效值 用电器上说的有效值 用电器上标明的额定值等都是指有效值 用电器上说 明的耐压值是指最大值 明的耐压值是指最大值 2 2 周期 频率和角频率 周期 频率和角频率 交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期 以交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期 以T T表示 单位是秒 表示 单位是秒 交流电在交流电在 1 1 秒内完成周期性变化的次数叫频率 以秒内完成周期性变化的次数叫频率 以f f表示 单位是赫兹 表示 单位是赫兹 周期和频率互为倒数 即周期和频率互为倒数 即T f 1 我国市电频率为我国市电频率为 5050 赫兹 周期为赫兹 周期为 0 020 02 秒 秒 角频率角频率 2 2 T f 单位 弧度单位 弧度 秒秒 交流电的图象 交流电的图象 et m sin图象如图图象如图 5 5 3 3 所示 所示 et m cos图象如图图象如图 5 5 4 4 所示 所示 枣阳市高级中学高二物理备课组枣阳市高级中学高二物理备课组 7 6161 正弦交变电流的函数表达式 正弦交变电流的函数表达式 u Uu Um msinsin t t i Ii Im msinsin t t 6262 电感和电容对交变电流的影响 电感和电容对交变电流的影响 电感对交变电流有阻碍作用 阻碍作用大小用感抗表示 电感对交变电流有阻碍作用 阻碍作用大小用感抗表示 低频扼流圈 线圈的自感系数低频扼流圈 线圈的自感系数 很大 作用是 通直流 阻交流 很大 作用是 通直流 阻交流 高频扼流圈 线圈的自感系数高频扼流圈 线圈的自感系数 很小 作用是 通低频 阻高频 很小 作用是 通低频 阻高频 电容对交变电流有阻碍作用 阻碍作用大小用容抗表示 电容对交变电流有阻碍作用 阻碍作用大小用容抗表示 耦合电容 容量较大 隔直耦合电容 容量较大 隔直流 通交流流 通交流 高频旁路电容 容量很小 隔直流 阻低频 通高频高频旁路电容 容量很小 隔直流 阻低频 通高频 6363 变压器 变压器 变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备 变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备 理想变压器的效率为理想变压器的效率为 1 1 即输入功率等于输出功率 对于原 副线圈各一组的变压器来说 如图 即输入功率等于输出功率 对于原 副线圈各一组的变压器来说 如图 5 5 6 6 原 原 副线圈上的电压与它们的匝数成正 副线圈上的电压与它们的匝数成正 即即 U U n n 1 2 1 2 因为有因为有UIUI 1122 因而通过原 副线圈的 因而通过原 副线圈的电流强度与它电流强度与它 们的匝数成反比 们的匝数成反比 即即 I I n n 1 2 2 1 注意 注意 1 1 理想变压器各物理量的决定因素 理想变压器各物理量的决定因素 输入电压输入电压U U1 1决定输出电压决定输出电压U U2 2 输出电流 输出电流I I2 2决定输入电流决定输入电流I I1 1 输入功率随输出功率的变化而变化直到达到变 输入功率随输出功率的变化而变化直到达到变 压器的最大功率 负载电阻减小 输入功率增大 负载电阻增大 输入功率减小 压器的最大功率 负载电阻减小 输入功率增大 负载电阻增大 输入功率减小 2 2 一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压 电流的关系 一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压 电流的关系 U U1 1 U U2 2 U U3 3 n n1 1 n n2 2 n n3 3 I I1 1n n1 1 I I2 2n n2 2 I I3 3n n3 3 因为因为PP 入出 即 即UIUI 1122 所以变压器中高压线圈电流小 绕 所以变压器中高压线圈电流小 绕制的导线较细 低电压的线圈电制的导线较细 低电压的线圈电 流大 绕制的导线较粗 流大 绕制的导线较粗 上述各公式中的上述各公式中的I I U U P P均指有效值 不能用瞬时值 均指有效值 不能用瞬时值 3 3 电压互感器和电流互感器 电压互感器和电流互感器 电压互感器是将高电压变为低电压 故其原线圈并联在待测高压电路中 电流互感器是将大电流变为小电电压互感器是将高电压变为低电压 故其原线圈并联在待测高压电路中 电流互感器是将大电流变为小电 流 故其原线圈串联在待测的高电流电路中 流 故其原线圈串联在待测的高电流电路中 二 解决变压器问题的常用方法 二 解决变压器问题的常用方法 思 路思 路 1 1 电 压思 路 变压 器 原 副线 圈的 电压 之 比为电 压思 路 变压 器 原 副线 圈的 电压 之 比为U U1 1 U U2 2 n n1 1 n n2 2 当 变 压器 有多 个副 绕组 时 当 变 压器 有多 个副 绕组 时 U U1 1 n n1 1 U U2 2 n n2 2 U U3 3 n n3 3 思路思路 2 2 功率思路 理想变压器的输入 输出功率为功率思路 理想变压器的输入 输出功率为P P入入 P P出出 即 即P P1 1 P P2 2 当变 当变压器有多个副绕组时压器有多个副绕组时P P1 1 P P2 2 P P3 3 思路思路 3 3 电流