一、考點
內 容要 求說 明
交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦式電流的原理,正弦式電流的圖象和三角函數(shù)表達式,最大值與有效值,周期與頻率
電阻、電感和電容對交變電流的作用
變壓器的原理，電壓比和電流比
電能的輸送
電磁場，電磁波，電磁波的周期、頻率、波長和波速
無線電波的發(fā)射和接收
電視，雷達Ⅱ
Ⅰ只要求討論單相理想變壓器
二、交變電流、電磁場和電磁波知識結構
三、本章在高考中的地位 本章是電磁感應定律的應用和延伸，也是高中物理電磁學知識的收尾。高考對交流電的產(chǎn)生和變壓器的原理要求較高，而對電磁場的電磁波僅限于一般性認識和了解，特別注意電磁振蕩及LC回路不再列為高考要求，因而也不必在此浪費時間。復習的重點是交流電的變化規(guī)律及其描述（包括圖象）、有效值的概念、理想變壓器的原理、電能輸送中相關計算等。特別是交變電流知識和力學知識的綜合應用問題，要引起足夠重視，如2003年高考“自行車頭燈”問題。還有帶電粒子在加有交變電壓的平行金屬板間的運動問題等，復習過程中，要注意適量訓練，提高綜合應用能力。
四、課后練習
１、交變電流是 的電流，在勻強磁場中矩形線圈勻速轉動就可以在矩形線圈中產(chǎn)生大小和方向都隨時間做周期性變化的 交變電流。
2.當線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應電流，這個位置叫做 。
3.線圈平面每經(jīng)過一次 ，感應電流的方向就改變一次。線圈每轉動一周，感應電流的方向改變 。
4.描述正弦交變電流除了周期和頻率外，還有四值，各值的表達式分別為（以電動勢為例）：電動勢瞬時值 ；電動勢最大值 ；電動勢平均值 ；電壓的有效值 ；其中交變電流有效值是根據(jù) 來定義的。通常說的交流的電壓和電流指的都是 。
5.我國在生產(chǎn)、生活中使用的交流的周期為 ，頻率為 。
6.電感對交變電流的阻礙作用的大小用 來表示；電容對交變電流的阻礙作用的大小用 來表示。
7.線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高感抗 ；電容器的電容越大，交流的頻率越高容抗 。
8.在交流電路中電感對電路的作用是“ ”；電容對電路的作用是“ ”。
9.變壓器是根據(jù) 原理制成的，理想變壓器的電壓遵循
關系輸入和輸出功率滿足 關系，一個原線圈和一個副線圈的理想變壓器的電流關系是 。
10.在遠距離輸電是可以采用
方法來降低線路損耗。
11.把自感線圈，電容器用導線連接就構成了 振蕩電路，在振蕩電路里產(chǎn)生的交變電流叫 。
12.LC振蕩回路產(chǎn)生電磁場振蕩的過程中，充電（放電）過程中 等物理量是增加（減小）的；
等物理量是減�。ㄔ黾樱┑�。
13.振蕩回路的周期表達式為
，頻率表達式為
14.在描述電磁場關系時，有變化的磁場產(chǎn)生 ，變化的電場產(chǎn)生 。
15.電磁波是橫波，傳播時不依賴介質，其在真空中的傳播速度為 .
第二課時 交流電的產(chǎn)生及描述 電感、電容對交流電的影響
一、考點理解：
1.交變電流的產(chǎn)生和規(guī)律
⑴交變電流的意義
①交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流電。
②正弦式電流：隨時間按正弦規(guī)律變化的電流叫做正弦式電流。正弦式電流的圖象是正弦曲線，我國市用的交變電流都是正弦式電流。
⑵正弦式電流的產(chǎn)生
①產(chǎn)生方法：如圖所示，將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，線圈中就會產(chǎn)生正弦式電流。
②中性面：中性面的特點是，線
圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢為零；線圈經(jīng)過中性面時，內部的電流方向要發(fā)生改變。
⑶規(guī)律
①函數(shù)形式：N匝面積為S的線圈以角速率ω轉動，從某次經(jīng)過中性面開始計時，則e=NBSωsinωt，用Em表示峰值NBSω，則e=Emsinωt，電流 。
②圖象表示如圖所示
2．表征交變電流的物理量
⑴周期和頻率
交變電流的周期和頻率都是描述交變電流變化快慢的物理量。
①周期T：交變電流完成一次周期性變化所需的時間，單位是秒（S），周期越大，交變電流變化越慢，在一個周期內，交變電流的方向變化2次。
②頻率f:交變電流在1s內完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲，符號為Hz，頻率越大，交變電流變化越快。
③關系：
⑵最大值和有效值
①交變電流的最大值Em(Um、Im)與線圈的形狀和轉動軸處于線圈平面內哪個位置無關，但轉軸應與磁感線垂直。
②交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的，讓交流電和直流電通過同樣阻值的電阻,如果它們在相同的時間內產(chǎn)生的熱量相等,就把這一直流電的數(shù)值叫做該交流電的有效值.
正弦交流電的有效值與最大值之間的關系為： , , .各種交流電器設備上的標示值及交流電表上的測量值都指有效值。
注意: , , ,只適用于正弦交變電流.
⑶最大值、有效值和平均值的應用
①求電功、平均電功率以及確定保險絲的熔斷電流等物理量時，要用有效值計算，正弦交流電的有效值為 ，其它交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算。
②求一段時間內通過導體橫截面的電量時要用平均值， ,平均值的計算須用 =n 和 = 計算，切記 ≠ ，平均值不等于有效值。
③在考慮電容器的耐壓值時，則應根據(jù)交流電的最大值。
3.電感和電容對交變電流的作用
(1)電感對交變電流的阻礙作用
①電感對交變電流的阻礙作用的大小，用感抗XL表示，XL=2 fL（Ｌ為線圈的的自感系數(shù)）。
②電感對交變電流有阻礙作用的原因：當線圈中電流發(fā)生變化時，在線圈中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢總是阻礙線圈中電流的變化。
③扼流圈有兩種：一種叫做低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)Ｌ很大，作用是“通直流，阻交流”；另一種叫高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)Ｌ很小，作用是“通低頻，阻高頻”。
⑵電容器對交變電流的作用
①交變電流能夠通過電容器，電容器交替進行充電和放電，電路中有了電流，表現(xiàn)為交流電通過了電容器，實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣電介質。
②電容對交變電流阻礙作用的大小，用容抗X表示， .
③電容器在電路中表現(xiàn)為“通交流，隔直流；通高頻，阻低頻”。
二、方法講解
1.交流電圖象問題的分析方法
①分析物理圖象的要點：
一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。
二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間的變通關系。
三判：在此基礎上進行正確的分析和判斷。
①交變電流I隨時間t的變化規(guī)律不再是簡單的正比例（線性）關系，故需借助圖象法來分析研究，這比單純地用代數(shù)方法顯得更為直觀、簡捷。
②物理圖象可將抽象的變化規(guī)律形象地表述出來，用它反映某些物理量的變化過程，既可以使該變化的整體特征一目了然，又可將過程按需要分段進行研究，還可以將變化過程中的暫態(tài)“定格”，從而對變化過程中的某一瞬態(tài)進行深入研究。
③對于正弦交變電流的變化規(guī)律，不應只從其隨時間按正弦規(guī)律變化這一點去認識，還應看到交流的電動勢隨線圈在勻強磁場中空間位置的變化而變化，隨線圈的磁通量變化而變化。
例1:如圖為演示用的手搖發(fā)電機模型，勻強磁場磁感應強度Ｂ＝０.5T,線圈匝數(shù)N=50匝,每匝線圈面積為0.48m,轉速為150r/min。在勻速轉動過程中,從圖示位置線圈轉過90°開始計時。
⑴寫出交流感應電動勢瞬時值的表達式。
⑵畫出e-t圖線。
分析:從線圈平面經(jīng)過中性面開始計時，則線圈在時間t內轉過角度ωt，于是瞬時感應電動勢e=Emsinωt,其中Em=2NBLυ=NBSω。根據(jù)交流電的方向圖畫線時，最大值是正弦圖線的峰值，由縱軸上的刻度值標出。交流電的角頻率與正弦圖線的周期相對應，ω=2π/T。而周期由時間軸上的刻度值標出。
解：由題意知：
N=50，B=0.5T，
ω= =5π（rad/s）,
S=0.48?,e=Emsinωt,
Em=NBSω=50×0.5×0.48×5π=188(V);
所以⑴e=188sin5πt(V);
⑵T=2π/ω=0.4s.
e-t圖線如圖所示。
點評:感應電動勢的最大
值為Em=NBSω,即Em僅為N、
B、S、ω四個量決定，與軸的具體位置和線圈的形狀均無關，應注意：
⑴在寫出的e-t表達式中容易出現(xiàn)表達式e= Emsinωt和e= Emcosωt相混淆的情況。排除障礙的方法是：判斷此時瞬時電動勢是最大值還是零，由于從圖示位置線圈轉過90°開始計時，導線ab、cd不切割磁感線，因此此時e=o,可得出e= Emsinωt的結論。
⑵誤將轉速n看做角速度ω，或未將n中的單位化成r/s,排除失誤的方法是：深入理解ω=2πn的意義，并注意將單位統(tǒng)一到國際單位制。
⑶在e-t圖線的坐標箭頭處漏掉單位。平時作物理圖象時應克服粗心大意的習慣。
2.交變電流與力學綜合問題的分析方法
在解決交變電流知識和力學知識結合的問題中應注意以下幾點：
①交變電流的大小和方向、交變電壓的大小和正負，都隨時間周期性變化，這就引起磁場、電場的強弱和方向周期性變化。因此，在研究帶電體在場中受力時，一定要細致地進行動態(tài)受力分析。
②粒子在交變電場中，常見的運動情況有三種：
(1)帶電粒子做定向運動；
(2)帶電粒子以某位置為中心作往復運動；
(3)帶電粒子作偏轉運動。解題開始首先要將初始條件把握住，然后按運動和力的關系，對交變電壓的正、負，對帶電粒子的受力和運動細節(jié)分 （或 ）作過細的物理過程分析，從而可知帶電粒子運動究竟屬于哪種情景，必要時可畫出粒子的速度圖象來幫助判斷。
③分析時應注意由于交變電流的周期性變化而引起的分析結果可能出現(xiàn)多解。
例2:真空中速度為υ=6.4×107m/s的電子束連續(xù)地射入兩平行極板之間如圖所示,極板長度為L=8×10 m,間距為d=5×10 m,兩極板不帶電時,電子束將沿兩極板之間的中線通過,在兩極上加-50Hz的交變電壓u=U0?sinωt。如果所加電壓的最大值U0超過某一值U0，將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板；有時間斷，不能通過。
⑴求U0的大小，
⑵求U0為何值時才能使通過的時間（Δt）通間斷的時間（Δt）斷比為（Δt） ：（Δt）斷=2：1。（電子質量m=0.91×10 kg,電子電量e=1.60×10 C）
分析：首先注意到電子通過兩極板間的時間t= = S=1.25 ×10 S,交變電壓的周期T=2π/ω=1/f=2×10s,即t《T0在電子通過兩極板間的時間內,交變電壓的數(shù)值變化極小,可以認為在這極短時間內電壓不變,電子所受的電場力可以認為是恒力。
解：⑴電子射入兩極板間的勻強電場后，沿υ方向做勻速直線運動，沿垂直υ的方向在恒定電場力作用下做初速為零的勻加速直線運動，若兩極板間電壓為U，則場強E= ,電場力F= ，加速度a= = ,電子在 方向和垂直 方向的運動方程為
解得y= .
如果y＜d/2,則電子可以通過兩極板；如果y＞d/2，則電子將打到其中一個極板上，而不能通過兩極板；如果y=d/2，則所對應的電壓就是所要求的U0的值。所以 . .
故 .
⑵當兩極板間電壓U＞Uc時,電子不能通過兩極板；U＜Uc時，電子能通過兩極板，交變電壓的正半周和負半周是對稱的，我們只要分析正半周即可。
題意要求（Δt）通：（Δt）斷=2：1，為此，把正半周的時間T/2分成三等份：T/6，T/3和T/2，如圖所示，在0～T/6和T/3～T/2的兩段T/6時間內，電壓U＜Uc，電子能通過兩極板。在T/6～T/3的一段T/6時間內，電壓U＞Uc，電子不能通過兩極板，這就滿足了（Δt）通：（Δt）斷=2：1的要求。
所以 ,
即 .
所以 .
點評:題中給出是某種現(xiàn)象,解題時首先要把產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因分析清楚,知道了為什么產(chǎn)生該現(xiàn)象,求解就容易了.各種物理現(xiàn)象都是在一定條件下發(fā)生的,如本題中電子能否穿越極板,決定于電壓高低這一條件,會不會獨立地分析題中所包含的條件,并能把它用數(shù)學式表達出來,這是區(qū)分能力高低的一個重要標志,分析和表達出題中所包含的條件,如本題中,注意到電子在電場中偏轉距離與電壓成正比,從而得到 . = ，這也是解題的關鍵。
能不能把不熟悉的情景轉化為熟悉的物理模型，如本題中把單個電子穿越加有交變電壓的極板，轉化為加有恒定電壓的情景，這需要有功力，有眼力，有賴于平時的努力。如果平時分析問題不細心，是怎么也不會想到要分析題中所給數(shù)據(jù)，把電子穿越的時間同電場變化周期作比較，而沒有這種比較，就談不上轉化為熟悉的物理模型。
三、考點應用
例3:一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生的交變電動勢 ,則以下說法正確的是（ ）。
A.該交流電的周期是0.02s
B.該交流電的頻率是100
C. 時,e有最大值
D. 時,線圈平面跟中性面垂直
解析:由電動勢瞬時值表達式得
ω=100πrad/s,則周期 =0.02s,頻率f=50Hz,故選項A正確,選項B錯誤。當 時，e=Em=380 V,故選項C正確，當 時，e=0,故選項D不正確。
點評:如果是從線圈轉到中性面位置時開始計時，那么正弦交流電動勢瞬時值表達式一般形式是
.要注意其物理量間的相互關系。
例4:如圖所示是一交流電壓隨時間變化的圖象，此交流電壓的有效值等于 V.
解析:圖中給出的是一方波交流電,周期為T=0.3s,前T/3時間內U1=100V,后2 /3時間內U2=-50V.設該交流電壓的有效值為U,根據(jù)有效值的定義,有: .
代入已知數(shù)據(jù),解得 .
點評:公式 , 只適用于正弦交流電,對于非正弦交流電的有效值,必須根據(jù)有效值的定義求解.
例5:如圖所示, 矩形線框匝數(shù)n=250匝, ab=120?,bd=10?,線框置于B=(2/π)T的勻強磁場中,繞垂直于磁場的軸以120r/min的角速度勻速轉動,線框通過滑環(huán)與外電路連接.外電路接有R=12 的電阻及一只發(fā)光電壓和熄滅電壓都為12V的氖泡L,求：⑴當S接e時，交流電流表讀數(shù)為多少？R的熱功率為多大？10min內外力對線框做功多少？
⑵當S接 時，氖泡閃光頻率為多大？（線框電阻不計）
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaosan/71208.html
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