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第 13 章 交变电流 电磁波 传感器
第 1 节 交变电流的产生与描述
学生用书P143
考点 1 正弦式交变电流的产生及变化规律 0
C B
1.产生：线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速
转动
ꎮ D E
2.两个特殊位置的特点
0
线圈平面与中性面重合时 Ｓ Ｂ Φ 最大
线圈匀速转动时不会产生正弦式交变电流
(１) ꎬ ⊥ ꎬ ꎬ
(１) ꎮ
Φ
Δ ｅ ｉ 电流方向将发生改变
ｔ ＝０ꎬ ＝０ꎬ ＝０ꎬ ꎮ ( )
Δ 当线圈转至图示位置时 穿过线圈的磁通量
线圈平面与中性面垂直时 Ｓ Ｂ Φ (２) ꎬ
(２) ꎬ ∥ ꎬ ＝０ꎬ 为
０ꎮ ( )
Φ
Δ 最大 ｅ 最大 ｉ 最大 电流方向不改变 当线圈转至图示位置时 穿过每匝线圈磁通
ｔ ꎬ ꎬ ꎬ ꎮ (３) ꎬ
Δ
量的变化率为 Ｂｌ２ω
电流方向的改变 线圈通过中性面位置 ꎮ ( )
(３) :
答案
时 电流方向发生改变 一个周期内线圈两 (１)✕ (２)√ (３)√
ꎬ ꎬ
提分关键规律总结
次通过中性面位置 因此电流的方向改变
ꎬ
书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
两次
ꎮ
感应电动势的最大值 Ｅ ｎＢＳω 与转轴
(
１
)求出角速度ωꎬω
＝
２
Ｔ
π
＝２π
ｆꎮ
(４) ｍ ＝ ꎬ
位置无关与线圈形状无关 ( )确定正弦式交变电流的峰值ꎬ根据已知图像读出或
ꎬ ꎮ ２
3.交变电流的变化规律(从线圈在中性面位置开
由公式Ｅ
ｍ＝
ｎＢＳω求出相应峰值ꎮ
( )明确线圈的初始位置ꎬ写出对应的函数关系式ꎮ
始计时) ３
考点 2 交变电流四值的理解与应用
函数表达式 图像
物理含义 重要关系 适用情况及说明
磁
通 Φ Φ ωｔ ＢＳ ωｔ 交变电流某一 ｅ Ｅ ωｔ 计算线圈某时
量 ＝ ｍ ｃｏｓ ＝ ｃｏｓ 瞬时值 ＝ ｍ ｓｉｎ
时刻的值 ｉ Ｉ ωｔ 刻的受力情况
＝ ｍ ｓｉｎ
Ｅ ｎＢＳω
电 ｍ＝ 讨论电容器的
动 ｅ Ｅ ωｔ ｎＢＳω ωｔ 峰值 最大的瞬时值 Ｅ
势 ＝ ｍ ｓｉｎ ＝ ｓｉｎ Ｉ ｍ＝Ｒ ｍ ｒ 击穿电压
＋
交变电流图像 Ｅ ＢＬｖ
即练即清 ＝
中图线与时间 Φ 计算一段时间
Ｅ ＮΔ
判断正误，正确的打√，错误的打 。 平均值 轴所围的 面 ＝ ｔ 内通过导线横
“ Δ
✕
积 与时间的 截面的电荷量
如图所示 一正方形线圈 ａｂｃｄ 在匀强磁场中绕 ” Ｅ
ꎬ 比值 Ｉ ＝Ｒ ｒ
垂直于磁感线的对称轴ＯＯ′匀速转动 沿着ＯＯ′ ＋
ꎬ
方向观察 线圈沿逆时针方向转动 已知匀强
ꎬ ꎮ
磁场的磁感应强度大小为 Ｂ 线圈匝数为 ｎ 边
ꎬ ꎬ
长为 ｌ 电阻为 Ｒ 转动的角速度为 ω
ꎬ ꎬ ꎮ
１ ５２ 5年高考3年模拟 A版 高考物理
续表 线以角速度 ω 匀速转动 从图示位置开始计时
ꎬ ꎬ
物理含义 重要关系 适用情况及说明 则
( )
线框每转一圈 回路电流方向改变一次
Ｅ
Ａ. ꎬ
Ｅ ｍ
＝
计算与电流的
回路中产生的感应电动势有效值为 Ｂｌ２ω
２ Ｂ. ２
跟交变电流的 Ｕ 热效应有关的
Ｕ ｍ
ａ ｄ 两点间的电压为 Ｂｌ２ω
热效应等效的 ＝ 物理量例如电 Ｃ. 、 ２
有效值
恒定电流的相 Ｉ
２
功电功
(
率 电 １周期内通过 Ｒ 的电荷量为２
Ｂｌ２
Ｉ ｍ 、 、 Ｄ. Ｒ ｒ
关值 ＝ 热 保险丝的熔 ４ ＋
、
２
断电流等 答案 Ｄ
适用于正弦
)
式交变电流 进阶2 由一般到特殊 如图所示 边长为 Ｌ 阻
ꎬ 、
值为 Ｒ 的等边三角形单匝金属线圈 ａｂｃ 从图示
能力进阶
位置开始绕轴 ＥＦ 以角速度 ω 匀速转动 ＥＦ 的
典例 如图甲和图乙所示为两个发电机设备与 ꎬ
左侧有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度
外接电路 两者仅电刷样式不同 其他部件均完 ꎬ
ꎬ ꎬ 的大小为 Ｂ 右侧没有磁场 下列说法正确的是
全相同 线圈以相同的角速度在匀强磁场中转 ꎬ ꎮ
ꎬ
动 从图示位置 该位置线圈平面与中性面垂 ( )
ꎬ ( 图示位置通过线圈的磁通量最 &
直 开始计时 在一个周期 Ｔ 的时间内 下列说 Ａ. # C
) ꎬ ꎬ 大 磁通量的变化率也最大
法错误的是 ꎬ B
( ) 从图示位置转出磁场的过程中
Ｂ. ꎬ D
线圈中产生逆时针方向的感应
'
电流
ＢＬ２ω
3 3 线圈中产生的感应电动势的最大值为 ３
Ｃ.
４
图甲 图乙
两图中 Ｒ 两端的电压有效值 流过 Ｒ 的电流 转动一周 外力做功的功率为３
Ｂ２Ｌ４ω２
Ａ. ꎬ 、 Ｄ. ꎬ Ｒ
有效值大小均相等 ３２
答案 Ｃ
Ｔ
在 时间内 两图中流过 Ｒ 的电荷量相等 提分关键规律总结
Ｂ. ０~ ꎬ
４
其他交变电流有效值的计算
Ｔ Ｔ
在 时间内 两图中流过Ｒ的电流方向相同 ( )计算有效值时要根据电流的热效应ꎬ抓住“三同”:“相同
Ｃ. ~ ꎬ １
４ ２ 时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”ꎬ列式求解ꎮ
在 Ｔ 时间内 两图中电阻 Ｒ 上产生的焦耳
Ｄ. ０~ ꎬ ( )分段计算热量并求和得出一个周期内产生的总热
２
热相等 量Ｑꎮ
答案 Ｃ Ｕ２
(
３
)利用公式Ｑ
＝
Ｉ２Ｒｔ 和 Ｑ
＝ Ｒ
ｔ 可分别求得电流有效值
进阶1 情境变化 如
B C 和电压有效值ꎮ
图所示 电阻为 ｒ 的单 3 ( )若交变电流图像部分是正弦(或余弦)函数图像或图
ꎬ ４
匝金属直角线框ａｂｃｄ 放 E D 像的一部分ꎬ则其中的 １ 周期(必须是从零至最大值或
４
置在磁感应强度大小为 Ｂ 的匀强磁场中 ａ ｄ
ꎬ 、 从最大值至零)和１ 周期部分可直接应用正弦式交变电
两点连线与磁场垂直 ａｂ ｃｄ 的长度均为 ｌ ｂｃ 的
２
ꎬ 、 ꎬ
Ｉ Ｕ
长度为 ｌ 定值电阻的阻值为 Ｒ 线框绕 ａｄ 连 流有效值与最大值间的关系Ｉ ｍ、Ｕ ｍ分析ꎮ
２ ꎬ ꎮ ＝ ＝
２ ２
第13章 交变电流 电磁波 传感器 １ ５３
第 2 节 变压器 远距离输电
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
学生用书P145
考点 1 实验:探究变压器原、副线圈电压 五、误差分析
与匝数的关系 1.由于漏磁 通过原 副线圈的每一匝的磁通量
ꎬ 、
一、实验原理 不严格相等造成误差
ꎮ
1.实验电路图 2.原 副线圈有电阻 原 副线圈中的焦耳热损
、 ꎬ 、
耗造成误差
ꎮ
3.铁芯有磁损耗 形成涡流产生误差
ꎬ ꎮ
考点 2 理想变压器及其应用
2.控制变量法 一、理想变压器的基本特点
ｎ Ｕ 一定 研究 Ｕ 和 ｎ 的关系 Φ
(１) １、 １ ꎬ ２ ２ ꎮ 1.无漏磁 故原 副线圈中的 Φ Δ 相同
ｎ Ｕ 一定 研究 Ｕ 和 ｎ 的关系 ꎬ 、 、 ｔ ꎮ
Δ
(２) ２、 １ ꎬ ２ １ ꎮ
Φ
二、操作步骤
2.线圈无电阻 因此 Ｕ Ｅ ｎ Δ
ꎬ ꎬ ＝ ＝ ｔ ꎮ
1.保持原线圈的匝数 ｎ 和电压 Ｕ 不变 改变副 Δ
１ １ ꎬ Ｕ Φ
线圈的匝数 ｎ 研究 ｎ 对副线圈电压 Ｕ 的 3. Δ 套在同一铁芯上的线圈 无论是原线
２ꎬ ２ ２ ｎ ＝ ｔ ꎬ ꎬ
Δ
影响
ꎮ 圈 还是副线圈 该比例都成立
ꎬ ꎬ ꎮ
估计被测电压的大致范围 选择多用电表
二、理想变压器的基本关系
(１) ꎬ
交流电压挡适当量程 若不知道被测电压的
ꎮ 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率
大 致 范 围 则 应 选 择 交流电压挡的最大量程 功率关系 ꎬ
即Ｐ Ｐ
ꎬ 入＝ 出
进行测量
ꎮ Ｕ ｎ
电压关系 原 副线圈的电压比等于匝数比 即 １ １
组装可拆变压器 把两个线圈穿在闭合铁 、 ꎬ Ｕ ＝ｎ
(２) : ２ ２
芯上 用交流电压挡测量输入 输出电压 Ｉ ｎ
ꎬ 、 ꎮ 只有一个副线圈时 １ ２
2.保持副线圈的匝数 ｎ 和原线圈两端的电压 (１) :Ｉ ＝ｎ
２ １
２
电流关系 有多个副线圈时 由 Ｐ Ｐ 得 Ｉ Ｕ
Ｕ 不变 研究原线圈的匝数对副线圈电压的 (２) : 入 ＝ 出 １ １＝
１ ꎬ Ｉ Ｕ Ｉ Ｕ Ｉ Ｕ 或 Ｉ ｎ Ｉ ｎ Ｉ ｎ
影响 重复以上操作 ２ ２＋ ３ ３＋＋ ｎ ｎ １ １＝ ２ ２＋ ３ ３＋＋
ꎬ ꎮ Ｉ ｎ
ｎ ｎ
三、实验结论
频率关系 ｆ ｆ 变压器不改变交变电流的频率
原 副线圈的电压比等于原 副线圈的匝数比
１＝ ２ꎬ
、 、 ꎮ
典例1 ( 北京ꎬ 改编)如图所示 理想变
四、注意事项 ２０２４ Ｔ５ ꎬ
压器原线圈接在正弦式交流电源上 输入交流
1.在改变学生电源电压 线圈匝数前均要先断 ꎬ
、
电压 ｕ ｔ 副线圈接规格为
开电源开关 再进行操作
＝２４ ２ ｓｉｎ １００π (Ｖ)ꎬ
ꎬ ꎮ
的灯泡 若灯泡正常发光 下列说
2.为保障人身安全 学生电源的电压不能超过
“６ Ｖꎬ３ Ｗ” ꎮ ꎬ
ꎬ １２ Ｖꎬ
法正确的是
通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱
( )
ꎮ
3.为了多用电表的安全 使用交流电压挡测电
ꎬ
V_
压时 先用最大量程挡试测 大致确定被测电
ꎬ ꎬ
压后再选用合适的挡位进行测量
ꎮ
１ ５４ 5年高考3年模拟 A版 高考物理
副线圈两端电压的周期为 . 情境变式 某节能储能输电网络如图乙所
Ａ. ０ ０１ ｓ (２)
副线圈中电流的有效值为 . 示 发电机的输出电压 Ｕ 输出功率为
Ｂ. ０ ５ Ａ ꎬ １ ＝２５０ Ｖꎬ
原 副线圈匝数之比为 降压变压器的匝数比 ｎ ｎ
Ｃ. 、 １ ∶ ４ ５００ ｋＷꎮ ３ ∶ ４ ＝５０ ∶ １ꎬ
输电线总电阻 Ｒ . 其余线路电阻不计
原线圈的输入功率为
＝６２ ５ Ωꎬ ꎬ
Ｄ. １２ Ｗ
用户端电压Ｕ 功率Ｐ′ 所有变
答案 Ｂ ４ ＝２２０ Ｖ、 ＝８８ ｋＷꎬ
压器均为理想变压器 求
ꎮ :
考点 3 远距离高压输电线路分析及有关物
O O O
理量的计算 6 6 6 *
3
* 6 O
O
6 6
4 0
电路
构成 乙
输电线上损失的功率
① ꎻ
输送给储能站的功率
Ｕ ｎ Ｉ ｎ ② ꎻ
１ １ Ｐ Ｐ １ ２ 升压变压器的匝数比
各个量 Ｕ ＝ｎ ꎬ １＝ ２ꎬＩ ＝ｎ ③ ꎮ
２ ２ ２ １
链接高考 ( 湖南ꎬ ꎬ 分)根据国家能源
之间的 Ｕ ｎ Ｉ ｎ
(３) ２０２４ ６ ４
３ ３ Ｐ Ｐ ３ ４
联系 Ｕ ＝ｎ ꎬ ３＝ ４ꎬＩ ＝ｎ 局统计 截止到 年 月 我国风电装机
４ ４ ４ ３ ꎬ ２０２３ ９ ꎬ
Ｉ Ｉ Ｉ 亿千瓦 连续 年居世界第一位 湖南在国内
２＝ ３＝ 线
４ ꎬ １３ ꎬ
能量 风电设备制造领域居于领先地位 某实验小组
Ｐ Ｐ Ｐ ꎮ
关系 １＝ 损＋ ４
模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所
电压损失 Δ Ｕ ＝ Ｕ ２－ Ｕ ３＝ Ｉ ２ Ｒ 示 ꎮ 已知发电机转子以角速度 ω 匀速转动 ꎬ 升 、
输电线 功率损失 Ｐ
损 ＝
Ｐ
２ －
Ｐ
３ ＝
Ｉ２
２
Ｒ
＝
æ
è
ç
Ｕ
Ｐ ２ ö
ø
÷ ２ Ｒ
＝
降压变压器均为理想变压器
ꎬ
输电线路上的总
路损耗 ２ 电阻可简化为一个定值电阻Ｒ 当用户端接一
Ｕ ２ ０ꎮ
Ｉ Ｕ (Δ ) 个定值电阻 Ｒ 时 Ｒ 上消耗的功率为 Ｐ 不计
２Δ ＝ Ｒ
ꎬ ０ ꎮ
其余电阻 下列说法正确的是
ꎬ ( )
教考衔接
K
典例2 (人教版选必二 ꎬ 改编)如图甲所 ω
Ｐ６７ Ｔ５ 4 4 3
示 某小型水电站发电机的输出功率 Ｐ / 3
ꎬ ＝
发电机的电压 Ｕ 经升压变压
１００ ｋＷꎬ １ ＝２５０ Ｖꎬ 风速增加 若转子角速度增加一倍 则 Ｒ 上
器升压后向远处输电 输电线总电阻 Ｒ Ａ. ꎬ ꎬ ０
ꎬ 线＝８ Ωꎬ 消耗的功率为 Ｐ
４
在用户端用降压变压器把电压降为 Ｕ
输电线路距离增加 若 Ｒ 阻值增加一倍 则
４ ＝２２０ Ｖꎮ Ｂ. ꎬ ０ ꎬ
已知输电线上损失的功率 Ｐ 假设两 Ｒ 上消耗的功率为 Ｐ
线 ＝５ ｋＷꎮ ０ ４
个变压器均是理想变压器 若升压变压器的副线圈匝数增加一倍 则
ꎮ Ｃ. ꎬ
* * 3 3 3 * Ｒ ０ 上消耗的功率为 ８ Ｐ
若在用户端再并联一个完全相同的电阻 Ｒ
*
_ 6 O O O O 6 Ｄ. ꎬ
则 Ｒ 上消耗的功率为 Ｐ
０ ６
K
答案 １９０ ４ ７５０
甲 (１)２５Ａ Ａ (２)①４ ｋＷ
１１ １１
回归教材 输电线上的电流 降压变压器的
(１) 、
１
匝数比与用户端得到的电流分别是多少 ②４０８ ｋＷ ③ (３)Ａ
? ４６
第13章 交变电流 电磁波 传感器 １ ５５
微专题 29 含变压器电路的动态分析
学生用书P147
题型 含变压器电路的动态分析 答案P400 头 Ｔ 调节 副线圈回路接有滑动变阻器 Ｒ 定值
ꎬ 、
1.理想变压器中各量的制约关系是怎样的 电阻 Ｒ 和 Ｒ 开关 处于闭合状态 在原线
? ０ １、 Ｓꎮ Ｓ ꎬ
圈电压 Ｕ 不变的情况下 为提高 Ｒ 的热功率
副线圈电压Ｕ 由原线圈电压Ｕ 和匝数比
０ ꎬ １ ꎬ
２ １
电压 æ ｎ ö 可以
决定çＵ ２Ｕ ÷ ( )
è ２＝ｎ １ø
B 3
１
制
约 功率 原线圈的输入功率 Ｐ 入 由副线圈的输出功 6 _ 5 3 F
关 率Ｐ 决定(Ｐ Ｐ ) G 3
系 出 入＝ 出
C 4
原线圈电流 Ｉ 由副线圈电流 Ｉ 和匝数比
１ ２ 保持 Ｔ 不动 滑动变阻器 Ｒ 的滑片向 ｆ 端
电流 æ ｎ ö Ａ. ꎬ
决定çＩ ２Ｉ ÷
è １＝ｎ ２ø 滑动
１
将 Ｔ 向 ｂ 端移动 滑动变阻器 Ｒ 的滑片位置
2.理想变压器的动态分析问题有几种情况 如
Ｂ. ꎬ
?
不变
何具体分析每种情况
?
将Ｔ 向ａ 端移动 滑动变阻器Ｒ 的滑片向ｆ 端
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 Ｃ. ꎬ
滑动
6 O O 6 3 6 O O 6 3 Ｄ. 将 Ｔ 向 ｂ 端移动 ꎬ 滑动变阻器 Ｒ 的滑片向 ｅ
端滑动
O O
O UBD3 O UBD3
答案 ＡＣ
ｎ 高考变式 原线圈无负载→含负载 ( 湖南ꎬ
Ｕ 不变 不论负载电 Ｕ 不变 １发生变化 ２０２２
(１) １ ꎬ (１) １ ꎬｎ ꎬ
阻Ｒ如何变化 Ｕ 不变 ２ ꎬ 分)如图 理想变压器原 副线圈总匝数相
ꎬ ２ Ｕ 变化 ６ ４ ꎬ 、
(２) 当负载电阻发生变化 ２ Ｒ 不变 Ｕ 变化 Ｉ 发 同 滑动触头 Ｐ 初始位置在副线圈正中间 输
时 Ｉ变化根据副线圈中 (２) ꎬ ２ ꎬ ２ ꎬ １ ꎬ
ꎬ ２ ꎬ 生变化 入端接入电压有效值恒定的交变电源 定值电
电流Ｉ 决定原线圈中电 ꎮ
流Ｉ １ꎬ 可
２
以判断Ｉ １ 的变化 (３) 根据 Ｐ ２ ＝
Ｕ
Ｒ
２
２和 Ｐ １ ＝
阻Ｒ
１
的阻值为Ｒ
ꎬ
滑动变阻器Ｒ
２
的最大阻值为
Ｉ变化引起Ｐ变化 Ｒ 滑片 Ｐ 初始位置在最右端 理想电压表
(３) ２ ２ ꎬ Ｐ 可以判断 Ｐ 变化时 ９ ꎬ ２ ꎮ
根据 Ｐ Ｐ 可以判断 ２ꎬ ２ ꎬ
１ ＝ ２ꎬ Ｐ 发生变化 Ｕ 不变时 的示数为 Ｕ 理想电流表 的示数为 Ｉ 下
Ｐ 的变化 １ ꎬ １ ꎬ ꎬ ꎮ
１ Ｉ 发生变化 列说法正确的是
１ ( )
3.解决理想变压器电路动态分析问题的一般思
路是怎样的
?
分清不变量和变化量
(１) ꎮ
弄清理想变压器中电压 电流 功率之间
(２) 、 、
的联系和相互制约关系 保持 Ｐ 位置不变 Ｐ 向左缓慢滑动的过程
ꎮ Ａ. １ ꎬ ２
利用闭合电路欧姆定律 串并联电路特点 中 Ｉ 减小 Ｕ 不变
(３) 、 ꎬ ꎬ
进行分析判定 保持 Ｐ 位置不变 Ｐ 向左缓慢滑动的过程
ꎮ Ｂ. １ ꎬ ２
典例 ( 全国甲ꎬ ꎬ 分)(多选)如图 理想 中 Ｒ 消耗的功率增大
２０２４ １９ ６ ꎬ ꎬ １
变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触 保持 Ｐ 位置不变 Ｐ 向下缓慢滑动的过程
Ｃ. ２ ꎬ １
１ ５６ 5年高考3年模拟 A版 高考物理
中 Ｉ 减小 Ｕ 增大 Ｕ２
ꎬ ꎬ 功率Ｐ ′ １ꎬ将变压器等效成定值电阻ꎬ定值电阻的
保持 Ｐ 位置不变 Ｐ 向下缓慢滑动的过程 Ｒ ３ ＝Ｒ ′
３
Ｄ. ２ ꎬ １ 功率与变压器的功率相同ꎬ即 Ｐ Ｐ ′ꎬＰ Ｐ ′ꎬ由
中 Ｒ 消耗的功率减小 Ｒ ２＝ Ｒ ２ Ｒ ３＝ Ｒ ３
ꎬ １ ｎ２ ｎ２
此可得Ｒ′ １Ｒ ꎬＲ′ １Ｒ ꎮ
答案 Ｂ ２ ＝ｎ２ ２ ３ ＝ｎ２ ３
２ ３
提分关键方法提升 ( )推广:两个以上副线圈理想变压器的等效电阻
３
若理想变压器满足如图甲所示情况ꎬ则可等效成如图
等效电阻法与等效电源法
ｎ２
.等效电阻法 乙所示电路ꎬ且满足Ｒ ′ １Ｒ (ｋ )ꎮ
１ ｋ ＝ｎ２ ｋ >２
( )等效电阻的建立 ｋ
１ * *
* * O 6 3 * * * L
6_ 6 O O 6 3 6_ * 6 L3 0 B _ 6 O O 6 * 3 _ 3 3 3 L
3 3
D
甲 乙
甲 乙
如图甲所示ꎬ设理想变压器原线圈两端的电压为Ｕ 、电
.等效电源法
１ ２
流为Ｉ ꎬ副线圈两端的电压为 Ｕ 、电流为 Ｉ ꎬ副线圈所 如图甲所示ꎬ设理想变压器原线圈两端的电压为Ｕ 、电
１ ２ ２
接负载为Ｒꎬ变压器原、副线圈匝数分别为ｎ 、ｎ ꎮ 由欧 流为Ｉ ꎬ副线圈两端的电压为 Ｕ 、电流为 Ｉ ꎬ副线圈 １ 所
１ ２
Ｕ ｎ Ｕ ｎ Ｉ ｎ 接负载 １ 为 Ｒꎬ与原线圈串联的定 ２ 值电阻为 ２ Ｒ ꎬ变压器
姆定律可知 ２ Ｒꎬ令 １ ｋꎬ则有 １ １ ｋꎬ ２ １ ｋꎬ
Ｉ ＝ ｎ ＝ Ｕ ＝ｎ ＝ Ｉ ＝ｎ ＝ 原、副线圈匝数分别为 ｎ 、ｎ ꎮ 将变压器、定 ０ 值电阻
２ ２ ２ ２ １ ２
Ｕ Ｒ 与原交流电源看为一个 １ 整体 ２ ꎬ等效为一个新的电源ꎬ
联立可得
Ｉ
１
＝
ｋ２Ｒꎬ所以可将变压器和副线圈所接负载
０
令新电源的电动势为Ｅ′ꎬ新电源的等效内阻为ｒ′ꎬ作出
１
整体看成阻值为 ｋ２Ｒ 的等效电阻直接连在原线圈一 等效后的电路图如图乙所示ꎮ
侧ꎬ等效电路如图乙所示ꎮ
*
( )拓展:含有两个副线圈理想变压器的等效电阻 * 3
２ * 0 L
_6 * O O 6 * * 3 & S _6 6 * O O 3 * O O 3 6_ 3 6 O O 6 3 * # 6 L 6 3
O 6 3
甲 乙
ｎ
变压器含有多个副线圈时ꎬ每个线圈等效的电阻应为
对图甲ꎬ由串联电路的规律得 Ｕ Ｕ Ｉ Ｒ ꎬ令 １ ｋꎬ则
１＝ － １ ０ ｎ ＝
æｎ ö２
２
ç ２Ｕ ÷ Ｕ Ｉ Ｕ Ｒ
ｎ Ｕ２ èｎ １ø Ｕ２ １ ｋꎬ ２ ｋꎬ联立可得 Ｕ Ｉ ０ꎮ 对图乙ꎬ由闭合
并联关系ꎬＵ ２ ＝ ｎ ２ Ｕ １ ꎬＰ Ｒ ２ ＝ Ｒ ２ ＝ １ Ｒ ＝ æｎ ö １ ２ ꎬ Ｕ ２ ＝ Ｉ １ ＝ ２＝ ｋ － ２ ｋ２
１ ２ ２ ç １÷ Ｒ Ｕ
èｎ ø ２ 电路欧姆定律得 Ｕ Ｅ′ Ｉ ｒ′ꎮ 两式比较可得 Ｅ′ ꎬ
２ ２＝ － ２ ＝ ｋ
æｎ ö２
ç ３Ｕ ÷ Ｒ
ｎ Ｕ２ èｎ １ø Ｕ２ ｒ′ ０ꎮ
Ｕ
３＝ｎ
３Ｕ
１
ꎬＰ
Ｒ ３＝Ｒ
３
＝
１
Ｒ ＝æｎ ö
１
２
ꎬＲ
２
所在副线圈 ＝ｋ２
１ ３ ３ ç １÷ Ｒ
èｎ ø ３
３
Ｕ２
等效电阻的功率Ｐ ′ １ꎬＲ 所在副线圈等效电阻的
Ｒ ２ ＝Ｒ ′ ３
２
第13章 交变电流 电磁波 传感器 １ ５７
第 3 节 电磁振荡与电磁波 传感器
学生用书P148
考点 1 电磁振荡与电磁波 答案P400 减小 线圈中的电流 磁感应强度都增大 电
ꎬ 、 ꎬ
一、电磁振荡 场能转化为磁场能
ꎮ
1.电磁振荡的基本规律 充电过程 电容器的电荷量 电场强度都
(２) : 、
放电过程 电容器的电荷量 电场强度都 增大 线圈中的电流 磁感应强度都减小 磁
(１) : 、 ꎬ 、 ꎬ
场能转化为电场能 点拨提醒 对电磁波的两点提醒
ꎮ
( )不同电磁波的频率或波长不同ꎬ表现出不同的特性ꎮ
2.电磁振荡的周期和频率：周期 Ｔ ＬＣ 频 １
＝２π ꎬ 波长越长ꎬ越容易产生干涉、衍射现象ꎻ波长越短ꎬ穿透能
率 ｆ １ 力越强ꎮ
＝ ꎮ
ＬＣ
２π ( )同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同ꎬ不同
２
3.振荡电流极板电荷量随时间的变化图像
频率的电磁波在同一种介质中传播时ꎬ频率越高ꎬ折射率
、
越大ꎬ速度越小ꎮ
典例 电感为 Ｌ 的线圈与电容为 Ｃ 的电容器组
*
成一个理想的振荡电路 某时刻电路中电流的
ꎬ
J * * * *
方向和电容器中电场强度的方向如图甲所示
5 5 ꎬ
电容器 ａ 极板所带的电荷量随时间变化的图像
0
5 5 U
如图乙所示 Ｑ 为电容器所带最大电荷量的绝
( ０
EI *"
对值 下列说法正确的是
R )ꎮ ( )
5 5
2
0 5 5 U 2
$ B
-
RL +*8F U
C
2
点拨提醒 Ｕ、Ｅ、Ｅ 规律与 ｑ ｔ 图像相对应ꎻＢ、Ｅ 规
电 － 磁
律与ｉ ｔ图像相对应ꎮ 甲 乙
－
图甲所示的时刻可能为图乙中从 ｔ 时刻开
二、电磁波 Ａ. ＝０
始的第 个四分之一周期的某个时刻
1.麦克斯韦电磁场理论 ４
图甲所示的时刻线圈的自感电动势正在减小
+- ** Ｂ.
该振荡电路从图乙中 ｔ 时刻开始的第 个
+- L +- * +* Ｃ. ＝０ １
S
Ｑ
8+- * M(8+
** 四分之一周期内的平均电流为 ４ ０
M * ＬＣ
π
*
- +* *- 该振荡电路中电容器两极板间的正弦交流电
Ｄ.
) +* L +* * +- Ｑ
@ 压的有效值为 ０
8+* * M(8+
*- Ｃ
- ２
答案 Ｄ
2.电磁波
提分关键方法提升
变化的电场和磁场在空间由近及远地向
(１) ＬＣ振荡电路充、放电过程的判断方法
周围传播 形成电磁波 电磁波是横波
ꎬ ꎮ ꎮ
当电流流向带正电的极板时ꎬ电容器的
电磁波的传播不需要介质 可在真空中传
(２) ꎬ 电荷量增加ꎬ磁场能向电场能转化ꎬ处于
根据电流
播 在真空中不同频率的电磁波传播速度相
充电过程ꎻ反之ꎬ当电流流出带正电的极
ꎬ
流向判断
同 都等于光速 板时ꎬ电荷量减少ꎬ电场能向磁场能转
( )ꎮ
化ꎬ处于放电过程
不同频率的电磁波 在同一介质中传播
(３) ꎬ ꎬ
其速度是不同的 频率越高 波速越小 当电容器的带电荷量 ｑ(电压 Ｕ、电场强
根据物理量的
ꎬ ꎬ ꎮ
度Ｅ)增大或电流ｉ(磁感应强度Ｂ)减小
ｖ λｆ ｆ 是电磁波的频率 变化趋势判断
(４) ＝ ꎬ ꎮ 时ꎬ处于充电过程ꎻ反之ꎬ处于放电过程
１ ５８ 5年高考3年模拟 A版 高考物理
二、观察光敏电阻的特性
根据能
电场能增加时充电ꎬ磁场能增加时放电
量判断 1.原理装置
考点 2 实验：利用传感器制作简单的自动
控制装置
一、观察热敏电阻的特性
1.原理装置
2.操作步骤
将光敏电阻 多用电表 灯泡 滑动变阻器
(１) 、 、 、
按原理装置图所示的电路连接好 其中多用
ꎬ
电表置于 挡
“×１００” ꎮ
先测出在室内自然光的照射下光敏电阻
2.操作步骤 (２)
的阻值 并记录数据
按装置图连接好电路 ꎬ ꎮ
(１) ꎮ 接通电源 让小灯泡发光 调节小灯泡的
把多用电表置于电阻挡 并选择适当的量 (３) ꎬ ꎬ
(２) ꎬ 亮度使其逐渐变亮 观察多用电表表盘指针
程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值 并 ꎬ
ꎬ 显示光敏电阻阻值的情况 并记录
记下温度计的示数 ꎬ ꎮ
ꎮ 用手掌 或黑纸 遮光时 观察多用电表表
向烧杯中注入少量的冷水 使热敏电阻浸 (４) ( ) ꎬ
(３) ꎬ 盘指针显示光敏电阻阻值的情况 并记录
没在冷水中 记下温度计的示数和多用电表 ꎬ ꎮ
ꎬ 3.数据处理
测量的热敏电阻的阻值
ꎮ 根据记录数据分析光敏电阻的特性
将热水分几次注入烧杯中 测出不同温度 ꎮ
(４) ꎬ 4.注意事项
下热敏电阻的阻值 并记录
ꎬ ꎮ 实验中 如果效果不明显 可将光敏电阻
3.数据处理 (１) ꎬ ꎬ
部分电路放入带盖的纸盒中 并通过盖上小
在如图所示的坐标系中 粗略画出热敏电阻 ꎬ
ꎬ 孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到
的阻值随温度变化的图线
ꎮ 实验目的
ꎮ
多用电表电阻挡每次换挡后都要重新进
(２)
行欧姆调零
ꎮ
4.注意事项
实验时 加热水后要等一会儿再测热敏电阻
ꎬ
的阻值 以使热敏电阻温度与水的温度相同
ꎬ ꎬ
并读出水温
ꎮ
第13章 交变电流 电磁波 传感器 １ ５９
