十六、交变电流、电磁场、电磁波doc

十六、交变电流电磁场电磁波一、知识网络二、画龙点睛概念1、交变电流的产生(1)交变电流： 大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流。(2)中性面中性面： 线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。中性面的特点a线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量 最大，但 0；tb线圈经过中性面，线圈中感应电流的方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。线圈平面每经过中性面一次， 感应电流的方向就改变一次， 因此线圈转动一周， 感应电流的方向改变两次。(3)交变电流的产生下图是交流发电机矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程的示意图，一匝线圈。图中只画出了甲乙丙丁戊线圈在不断转动，电路中电流的方向也就不断改变，交变电流就是这样产生的。2、交变电流的图象和变化规律(1)交变电流的图象波形图： 反映电压 (或电流 )随时间变化规律的图象，叫做波形图。交变电流图象的特点：家庭电路中交变电流的波形图象为正弦曲线。(2)交变电流的变化规律如果线圈从中性面开始计时，逆时针方向匀速转动，角速度 ，经时间 t，线圈转到图示位置， ab 边与 cd 边的速度方向与磁场方向夹角为 t，如图所示。e Emsin ti Imsin tu Umsin t交变电流的最大值表达式Em NBSIm NBSRrNBSRUm I mRRr(3)交变电流的类型正弦式电流：随时间按正弦规律变化的电流，叫做正弦式电流。正弦式电流是一种又最基本的交变电流，家庭电路中的交变电流就是正弦式交变电流。其它形式的交变电流实际中应用的交变电流，不只限于正弦交变电流，它们随时间的变化规律是各种各样的。几种交变电流的波形。3、交流发电机(1)交流发电机的组成电枢和磁极： 交流发电机构造比模型复杂得多， 但基本组成都是有产生感应电动势的线圈（通常叫电枢）和产生磁场的磁极。转子和定子：转动的部分称为转子，不动的部分称为定子。(2)交流发电机的种类旋转电枢式发电机电枢转动，磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。旋转磁极式发电机磁极转动，而电枢不动的发电机，叫做旋转磁极式发电机。两种发电机的优缺点旋转电枢式发电机经过裸露的滑环和电刷引到外电路，同时转动的电枢又不可能很大，产生的电压一般不超过 500V 。旋转磁极式发电机克服了上述缺点， 能够产生几千伏到几万伏的电压， 输出功率可达几百兆瓦。4、最大值和有效值(1)最大值最大值 ：交变电流的最大值，指交变电流一个周期内所能达到的最大数值。通常用 I m、 Em 和 Um 表示最大值。意义： 可表示交变电流的强弱或电压的高低。(2)有效值概念让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在 相同时间内 ，产生热量相等 ，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。通常用大写字母U、 I、 E 表示有效值。跟交流热效应相同的恒定电流的值叫做交流的有效值。定义有效值时要抓三个相同。意义： 描述交变电流做功或热效应的物理量。正弦式交流的有效值正弦式交流的有效值与最大值关系为：I I m 0.707I m2U U m 0.707U m2例题： 表示交变电流随时间变化图象，如图所示，则交变电流有效值为（）A52AB5 AC 3.5 2AD 3.5 Ai/A解析： 设有效值为 I，根据有效值的定义有420.020.04TT2 ( 322Ot/s(4 2)R22 )R IRT232解得： I 5Ai/A答案： B2例题： 如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。t/s0解析： 此题所给交流正负半周的最大值不相同，许多同学对2 3 41交变电流有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦交变电42 倍的关系，直接得出有效值，而对此流的最大值是有效值的题由于正负半周最大值不同，就无从下手。 应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的， 再根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同，从焦耳定律求得。I2RTI12R T + I22R T22即I2(2 )21+（ 4 ）212222解得： I5 A例题： 交流发电机矩形线圈边长ab cd 0.4 m， bc ad 0.2 m，共 50 匝，线圈电阻 r 1，线圈在 B 0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO以 100r/s 转速匀速转动，外接电阻 9 ，如图所示。求：(1)电压表读数；(2)电阻 R 上电功率。解析： (1)线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势的最大值为：Em NBS 500.2 0.4 0.2 100 2 160 V 。闭合回路中产生的感应电流的有效值为：Em160I8 2 A2(R r)2 10电阻 R 两端的电压的有效值为：UIR722 V101.5 V 。(2)P UI 722 82 W1152 W 。说明a各种使用交变电流的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值为有效值；b一般交变电流流表和交变电流压表测量的数值，也都是有效值；c凡是没有说明的，所指的值均为有效值。(3)平均值交变电流在某段时间内电动势的平均值可由法拉第电磁感应定律求出。可求某段时间内通过导线横截面的电荷量。交变电流的平均值不是一个定值。求出平均电流后例题： 左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为P 使加A.110VB.156VC.220VD.311V解：从 u-t 图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220V ；后半周期电压为零。根据有效值的定义，U2U 12T，得 U=156V ，选 B。TR0R2例题： 交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动 90到达虚线位置过程中， 求：通过 R 的电荷量 q 为多少？ R 上产生电热 QR 为多少？外力做的功 W 为多少？解 ： 按 照 电 流 的 定 义I=q/t ， 计 算 电 荷 量q应 该 用 电 流 的 平 均 值 ： 即qI t,而 IEnnBS , qnBS ，这里电流和电动势都必须要用平均值，R rt R rt R rR r不能用有效值、最大值或瞬时值。求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R 上产生的电热 QR。22222R Q222QI 2(Rr )tEnBSn BS, QRn BS2RR r 22 R r 24 R rR r4 R r。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将222电能转化为内能，即放出电热。因此W=Qn B S。一定要学会用能量转化和守恒定4 Rr律来分析功和能。例题： 曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图 9 为其结构示意图。 图中N、 S 是一对固定的磁极， abcd 为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc 边中点、与 ab 边平行，它的一端有一半径r0 1.0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2 所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由N 800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S 20cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B0.010T ，自行车车轮的半径 R1 35 cm，小齿轮的半径R2 4.0cm，大齿轮的半径 R3 10.0cm以（见图 10）。现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U 3.2V ？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）解析：当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值m 0B SN式中 0 为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度。发电机两端电压的有效值U2m2设自行车车轮转动的角速度为1，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，有R 11r00小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同，也为1。设大齿轮转动的角速度为 ，有R 3R 21由以上各式解得2UR 2r0BSN R3R1代人数据得 3.2rad/s5、周期和频率(1) 周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的 周期 ，通常用 T 表示，单位是 s。(2)频率： 交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率 ，通常用f 表示，单位是赫兹（Hz）。(3)周期和频率的关系根据定义，周期和频率的关系是1Tf周期和频率都是表示交变电流变化快慢的物理量。我国工农业生产和生活用的交变电流，周期是 0.02s，频率是 50Hz，电流方向每秒改变 100 次。6、电感对交变电流的阻碍作用(1)电阻对交流和直流阻碍作用相同(2)电感对交流和直流的阻碍作用不同对直流电起阻碍作用的只是线圈的电阻；对交流电，除了线圈电阻外，电感也起作用。(3)感抗感抗 ：电感对交变电流的阻碍作用的大小，用感抗来表示。与感抗大小有关的因素： 决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。 线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。产生原因：线圈中产生的自感电动势对交流起阻碍作用。单位： 欧 ( )。(4)低频扼流圈与高频扼流圈低频扼流圈a构造： 线圈绕在闭合的铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨。b特点： 对低频交变电流就有很大的阻碍作用，而线圈的电阻较小，对直流的阻碍作用较小。低频扼流圈可用来“通直流，阻交流”。高频扼流圈a构造： 线圈有的绕在圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百，自感系数为几个毫亨。b特点： 对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大。高频扼流圈可用来“通低频，阻高频”。7、交变电流能够通过电容器(1)交变电流能够通过电容器直流电不能通过电容器，交流电能够通过电容器。(2)交变电流通过电容器的实质电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。3、电容器对交变电流的阻碍作用(1)电容器对交变电流有阻碍作用交流能够通过电容器，但电容器对交流也有阻碍作用。(2)容抗容抗 ：电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗来表示。与容抗大小有关的因素： 电容器的电容大小和交变电流的频率决定容抗。 电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。产生原因：电容器极板上电荷的积累对电荷定向运动起阻碍作用。单位： 欧姆 ( )。(3)隔直电容器和高频旁路电容器隔直电容器高频旁路电容器电容器具有“通交流，隔直流”，“通高频，阻低频”特点。8、变压器原理(1)变压器的构造变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 一个线圈跟电源连接， 叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈） 。两个线圈都是绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。(2)变压器工作的基础互感现象： 在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应的现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础变压器的能量转换： 由于互感现象， 绕制原线圈和副线圈的导线虽然并不相连， 电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈。从能量角度看：电能交变磁场能电能。(3) 理想变压器： 忽略原、副线圈的电阻，漏磁和铁芯中涡流等各种电磁能量损失的变压器，叫理想变压器。(4)原副线圈中的电压关系原副线圈中的电压关系E1 n11tE2 n22t在忽略漏磁情况下：12，在忽略线圈电阻情况下：可见，理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。升压变压器和降压变压器a当 n2 n1 时， U2 U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器。b当 n2 n1 时， U2 U 1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器。(5)原副线圈中的电流关系变压器工作的时候， 输入的功率一部分从副线圈输出， 另一部分消耗在发热上。 但是消耗的功率一般不超过百分之几， 特别是大型变压器效率可达 97 99.5所以，一般可以将它们认为是理想变压器，它们输入的电功率 P 入 等于输出的电功率 P 出 ，即P入P出当原副线圈各只有一个时U1I1 U2I2I1U 2n2I 2U 1n1可见，变压器工作时，原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比。当原线圈一个，副线圈有两个以上时U1I1 U2I2 U3I3 这里原副线圈中的电流跟它们的匝数并不成反比关系。n 1 I1 n2 I2 n 3I3 变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制； 低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。例题： 如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线ab 和 cd（匝数都为 n1）， ef 和 gh（匝数都为 n2）组成，用I1 和 U1 表示输入电流和电压，I2 和 U 2 表示输出电流和电压 .在下列四种连接法中，符合U 1n1 , I 1n2 的是U 2n2 I 2n1A b 与 c 连接，以a、d 为输入端； f 与 g 连，以 e、 h 为输出端Bb 与 c 相连，以 a、d 为输入端； e 与 g 相连， f 与 h 相连为输出端Ca 与 c 相连， b 与 d 相连为输入端；f 与 g 相连，以 e、h 为输出端D a 与 c 相连， b 与 d 相连为输入端；e 与 g 相连， f、 h 相连为输出端正确答案为A 与 D，根据变压器原理，引导学生找原副线圈匝数。例题：如图所示的理想变压器供电线路中，若将开关S 闭合，电流表 A 1 的示数将，电流表A 2 的示数将，电流表A 3 的示数将，电压表V 1 的示数将，电压表 V2将。答案： V 1、 V 1 的示数均不变，A 1 变大， A2 不变， A 3 变大。9、几种常用的变压器(1)自耦变压器上图是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压（图甲）；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压（图乙）。调压变压器 就是一种自耦变压器， 它的构造如图所示。 线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上， AB 之间加上输入电压 U1，移动滑动触头 P 的位置就可以调节输出电压 U 2。(2)互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表。根据电压表测得的电压U 2 和铭牌上注明的变压比（U1/U 2），可以算出高压电路中的电压。为了工作安全，电压互感器的铁壳和副线圈应该接地。电流互感器用来把大电流变成小电流它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表。根据电流表测得的电流 I 2 和铭牌上注明的变流比（ I1 /I2），可以算出被测电路中的电流。如果被测电路是高压电路，为了工作安全，同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。例题： 在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是解：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选A 。10、远距离输电一定要画出远距离输电的示意图来， 包括发电机、 两台变压器、 输电线等效电阻和负载电阻。 并按照规范在图中标出相应的物理量符号。 一般设两个变压器的初、 次级线圈的匝数分别为、 n1、n1/ n2、n2/ ，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该 看 出 功 率 之 间 的 关 系 是 ： P1=P1/ ， P2=P2 / ， P1/=Pr =P2 。 电 压 之 间 的 关 系 是 ：U 1n1, U 2n2, U1 U r U 2。电流之间的关系是：I 1n1, I 2n2, I 1I r I 2 。可U 1n1U 2n2I 1n1I 2n2见其中电流之间的关系最简单，I 1, I r , I 2 中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用Pr I r2 r ,U r I r r ，而不能用 PrU12。r2L1特别重要的是要会分析输电线上的功率损失PrP1，由此得出的结论：U 1S U12 S减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比， 当然选择前者。 若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。例题：某交流发电机输出功率为 5 105 W ，输出电压为 U1.0103V ，假如输电线的总电阻 R 10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的 5%，用户使用电压 U380 V。(1)画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）；(2) 所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）。分析： 输电线路的示意图如下：各部分关系式为：UU1 n1 n2I2 I 1 n1n2U2U 用 n3n4I3 I2 n3 n4U1U 损 U2PP 损P 用户2P 损I2 R解析： I1 P 500 AUP 损 5%P 5% 5 1052.5 104 WP 损I22RI2P损50 ARI3P用户PP损4.75 105U 用户U 用户A380所以 n1I 2501n2I1 50010n3I 34.7510525n3I 2380501例题： 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760 匝、 n2=288 匝、 n3=8000匝，电源电压为U1=220V 。 n2 上连接的灯泡的实际功率为36W ，测得初级线圈的电流为I 1=0.3A ，求通过 n3 的负载 R 的电流 I 3。解：由于两个次级线圈都在工作， 所以不能用 I 1/n，而应该用 P1=P2+P3 和 U n。由 U n 可求得 U2=36V ， U 3=1000V ；由 U1 I1=U2I2+U3I3 和 I2=1A 可得 I3=0.03A 。例题： 学校有一台应急备用发电机，内阻为 r =1，升压变压器匝数比为 1 4，降压变压器的匝数比为 4 1，输电线的总电阻为 R=4，全校 22 个教室，每个教室用 “220V， 40W” 的灯 6 盏，要求所有灯都正常发光， 则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？解：所有灯都正常工作的总功率为22640=5280W，用电器总电流为I 2P2528024A，输电线上的电流I1 IRI 2I 26A，降压变压器上：U 22204/，因此升压变压器的输出电压为U2=4 U 2=880V ，输电线上的电压损失为：Ur=I RR=24V/=UR+U 2=904V ，输入电压为/4=226V，输入电流为I1 =4I/=24A ，所以发电机输出U1U 1=U11功率为 P 出 =U 1I 1=5424W发电机的电动势 E=U1+I 1r=250V输电线上损耗的电功率PR=I R2R=144W例题：在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为 P=500kW ，当使用 U=5kV 的电压输电时， 测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800 度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻r。若想使输电效率提高到 98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解；由于输送功率为 P=500kW ，一昼夜输送电能 E=Pt=12000 度，终点得到的电能/E =7200度，因此效率 =60%。输电线上的电流可由I=P/U 计算，为 I=100A ，而输电线损耗功率可由 Pr=I 2r 计算，其中 Pr=4800/24=200kW ，因此可求得 r=20 。P21/输电线上损耗功率Prr，计算可，原来 Pr=200kW ，现在要求 Pr =10kWUU 2得输电电压应调节为 U/ =22.4kV 。11、振荡电流与振荡电路(1)振荡电流 ：大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流。(2)振荡电路 ：能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。(3)理想的 LC 振荡电路： LC 回路：由线圈 L 和电容器 C 组成的最简单的振荡电路。理想的 LC 振荡电路：只考虑电感、电容的作用，而忽略各种能量损耗。12电磁振荡的产生过程(1) 与电场能和磁场能有关的因素：与电场能有关的因素：电场能 电场线密度 电场强度 E 电容器极板间电压 u 电容器带电量q与磁场能有关的因素:磁场能 磁感线密度 磁感强度 B 线圈中电流 i (2)电磁振荡的产生过程放电过程： 在放电过程中，q、 u、 E 电场能 i 、 B、 E 磁场能 ，电容器的电场能逐渐转变成线圈的磁场能。放电结束时， q=0 ， E 电场能 =0 ， i 最大， E 磁场能 最大，电场能完全转化成磁场能。充电过程： 在充电过程中，q、 u、 E 电场能 I、 B、 E 磁场能 ，线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充电结束时， q、E 电场能 增为最大， i 、E 磁场能 均减小到零，磁场能向电场能转化结束。q=Qmi=0L+放电C qi q=0i=I mLC充电一个周q期i化性变充 q电iq=0i=I m放电LCqiq=Q mi=0LC+反向放电过程 : q、 u、 E 电场能 i、 B、 E 磁场能 ，电容器的电场能转化为线圈的磁场能。放电结束时， q=0 ， E 电场能 =0， i 最大， E 磁场能 最大，电场能向磁场能转化结束。反向充电过程 : q、 u、 E 电场能 i、 B、 E 磁场能 ，线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充电结束时， q、 E 电场能 增为最大， i、 E 磁场能 均减小到零，磁场能向电场能转化结束。13电磁振荡的变化规律(1)电磁振荡的特点：LC 回路工作过程具有对称性 和周期性 ，可归结为：两个物理过程：放电过程； 电场能转化为磁场能，qi 充电过程： 磁场能转化为电场能，q i两个特殊状态：放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小。(2)电磁振荡的变化规律：总能量守恒电场能 磁场能 恒量电场能与磁场能交替转化放电同电场能磁场能同步充电步电容器电压 变变化电容器带电量 电路中电流 化步调相反变化规律的图象描述q(u)iotot电场能磁场能otot电磁振荡与简谐运动的类比(3)电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷、通过线圈的电流， 以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫i电磁振荡。14无阻尼振荡和阻尼振荡ot(1)无阻尼振荡： 振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅将不变，叫做无阻尼振荡（或等幅振荡），如图所示。(2)阻尼振荡： 任何振荡电路中， 总存在能量损耗， 使振荡电流的振幅 i 逐渐减少，叫做阻尼振荡（或减幅振荡），如图所示。15、电磁振荡的周期和频率ot(1)电磁振荡的周期和频率周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期，用 T表示.。频率： 一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f 表示。(2)固有周期和固有频率自由振荡振荡电路中发生电磁振荡时， 如果没有能量损失， 也不受其他外界的影响， 这样的振荡叫做自由振荡。固有周期和固有频率自由振荡的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。固有周期和固有频率由振荡电路本身的特点所决定。16、与 LC 回路周期和频率有关的因素LC 回路的周期和频率与电容器的电容C 和线圈的自感系数L 有关。电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高；17、与 LC 回路周期和频率公式周期 T 和频率 f 跟自感系数L 和电容 C 的关系是：T 2LC1f2LC式中的 T 、 L 、 C、f 的单位分别是秒（s）、亨利（ H ）、法拉（ F）、赫兹（ Hz ）。18、变化的磁场产生电场(1)变化的磁场产生电场。(2) 均匀变化的磁场将产生恒定的电场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场。19、变化的电场产生磁场(1)变化的电场产生磁场。(2) 均匀变化的电场将产生恒定的磁场。周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场。20、电磁场(1)麦克斯韦的电磁场理论变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。(2)电磁场变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。21、电磁波的产生(1)电磁波： 电磁场由近及远地传播，就形成电磁波。(2)发射电磁波的条件第一，要有足够高的振荡频率。第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间， 才能有效地把电磁场的能量传播出去。22、电磁波的特点(1)电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。(2)三个特征量的关系v /T f(3) 电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。23、电磁波与机械波的比较(1)电磁波与机械波有本质的不同前者是电磁现象， 后者是力学现象。 机械波传播需要介质，电磁波在真空中也可以传播。(2)二者具有波动的共性机械波是位移这个物理量随时间和空间做周期性的变化，电磁波则是 E 和 B 这两个物理量随时间和空间做周期性的变化。二者都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象。24、无线电波的分段(1)无线电波： 无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。(2)无线电波的分段无线电波的波长从几毫米到几十千米。通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：波段波长频率传播方主要用途式长波30 000m3 000m10 kHz 100 kHz地波超远程无线通讯和导航中波3 000m 200m100 kHz 1 500 kHz地 波 和中短波200m50m1500 kHz 6 000 kHz天波调幅无线电广播、电报、通信短波50m 10m6MHz 30 MHz天波米波10m 1m30MHz 300MHz近 似 直调频无线电广线传播播、电视、导航微1 m0.1m300 MHz 3 000 MHz分米波直 线 传电视、雷达、导波10cm 1cm3 000 MHz 30 000 MHz厘米波播航毫米波10mm 1mm30000MHz 300 000 MHz25 无线电波的发射在无线电波的发射过程中， 需要将被传递的信号如声音、 图象等信号附加到高频振荡信号上向外发射出去，下面就学习无线电波的发射。(1)发射电路实际应用中的开放电路，线圈下部用导线接地，这条导线叫做地线；线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线（图示右部）。无线电波就由这样的开放电路发射出去。电视发射塔建得很高，是为了使无线电波发射得较远。在实际发射无线电波的装置中，在上面所说的开放电路旁还需加一个振荡器电路与之耦合（图示左部） 。 LC 振荡器电路产生的高频振荡电流通过L 2 与 L 1 的互感作用，使L 1 也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射。(2)调制调制 ：要传递的信号附加到高频等幅振荡电流上的过程叫调制。调制的两种方式：制分调幅和调频两种方式。a调幅使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅。调幅广播 (AM) 一般使用中波和短波的波段。b调频使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。调频广播 (FM) 和电视广播都采用调频的方法来调制，通常使用微波中的甚高频 (VHF) 和超高频 (UHF) 波段。26、电波的接收(1)电谐振接收电磁波时， 首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来， 通常叫做选台。 这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。 在无线电技术里， 是利用电谐振来达到这个目的的。 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时， 接收电路中产生的振荡电流最强这种现象叫做电谐振，相当于机械振动中的共振。当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。(2)调谐和调谐电路使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。(3)检波和检波电路由调谐电路接收到的感应电流， 是经过调制的高频振荡电流， 还不能使我们直接感受到所需要的信号。 例如在收音机中， 这种高频振荡电流不能使耳机或扬声器的振动片振动发声。要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器 (或耳机 )中的动片随声音信号振动。从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。右图中 L 2、 D、 C2 和耳机共同组成检波电路。检波之后的信号再经过放大、重现，我们就可以听到或看到了。现在移动电话的使用十分普遍、 无绳电话、 寻呼机也走入人们的生活， 这些都是借助电磁波来传递信息的。例题：调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号，要收到该电台的信号，应该怎么办？CA 增加调谐电路线圈的匝数B加大电源电压C减少调谐电路线圈的匝数D减小电源电压例题：电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室， 用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场， 使电子加速。 被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为r =0.84m 的电子感应加速器中，电子在被加速的 4.2ms 内获得的能量为 120MeV 。这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到 1.8Wb ，求电子共绕行了多少周？解：根据法拉第电磁感应定律，环形室内的感应电动势为E= 429V ，设电子在加速器t中绕行了 N 周，则电场力做功NeE 应该等于电子的动能EK ，所以有 N= EK /Ee，带入数据可得 N=2.8 105 周。例题： 如图所示，半径为r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为e，质量为 m 的电子。此装置放在匀强磁场中， 其磁感应强度随时间变化的关系式为B=B0 +kt（ k0）。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设t=0时刻电子的初速度大小为 v0，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1 ，则此时电子的速度大小为A. B1 reB. v022 r 2 keC. B0 reD. v022 r 2kemmmm解：感应电动势为E=kr2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功。在转动一圈过程中对电子用动能定理： k r 2e1 mv21 mv02 ， B正确；由半径公式知，A 也正确，答案为 AB 。22例题： 如图所示， 平行板电容器和电池组相连。 用绝缘工具将电容器两板间的距离逐渐增大的过程中，关于电容器两极板间的电场和磁场，下列说法中正确的是A. 两极板间的电压和场强都将逐渐减小B.两极板间的电压不变，场强逐渐减小C.两极板间将产生顺时针方向的磁场D.两极板间将产生逆时针方向的磁场解：由于极板和电源保持连接， 因此两极板间电压不变。 两极板间距离增大， 因此场强 E=U/d 将减小。由于电容器带电量 Q=UC， d 增大时，电容 C 减小，因此电容器带电量减小，即电容器放电。放电电流方向为逆时针。在引线周围的磁场方向为逆时针方向，因此在两极板间的磁场方向也是逆时针方向。选 BD 。