交变电磁场1解读

第1课时 正弦交流电的产生及描述班级______姓名____________【知识梳理】1． 正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中的匀速转动。

正弦交流电有两种：一种是电枢旋转式发电机，另一种是磁极旋转式。

2． 正弦交流电的数学表达：电动势 t E e m ωsin =，其中E m =nBSω、ω为发电机转子的转动角速度，也称之为交流电的角频率，交流电的周期ωπ2=T 。

对于交流电的输出电压、电流随时间的变化函数可通过全电路欧姆定律与外电路欧姆定律推导，但同期一定是相同的。

3． 交流发电机在匀速转动过程中，在线圈平面垂直于磁场时(该平面称之为中性平面)，此时的电动势为零，即此时的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，在线圈平面与磁场平行时，虽然磁通量为零，但感应电动势最大，磁通量的变化率最大。

4． 交流电的有效值：如果交流电在某一电阻上产生的热效应与直流电的热效应相同，我们将直流 电的电流或电压值称之为该交流电的有效值。

对正弦交流电的有效值与最大值间的关系为：2m I I =、2m E E =、2m U U =。

5． 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压、额定电流、交流电流表和交流电压表指示的电流、电压、保险丝的熔断电流都是有效值。

若没有特别说明(包括在题目中)，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。

电容器的耐压值是交变电流的最大值。

6． 明确：交变电流中的“四值”（以电压为例）在研究电容器的耐压值时只能应用最大值；在研究某一时刻线圈受到的电磁力时，只能用瞬时值；在研究交流电的热效应，只能用有效值；在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值。

【典型例题】例1 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动产生的电动势e-t 图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率绝对值最大D ．每当电流变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2 如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T ；若把万用电表的选择开关拨到交流电压档，测得a 、b 两点间的电压为20V ，则可知：从中性面开始计时，当t =T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为（ ）A ．1.41Wb/sB ．2Wb/sC ．14.1Wb/sD ．20Wb/s例3 有一个电子器件，当它两端的电压高于100V时导电，等于或小于100V时则不导电。

交变电流(1)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Φ最大，但Φt∆∆＝0；产生：矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。

变化规律e ＝NBS ωsin ωt=E m sin ωt ；i ＝I m sin ωt ；(中性面．．．位置开始计时)，最大值E m ＝NBS ω 四值：①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝0.707U m ④平均值不对称方波：2I I I 2221+=不对称的正弦波 2I I I 2m22m1+= 求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q ＝I Δt=εΔt/R ＝ΔΦ/R我国用的交变电流，周期是0.02s ，频率是50Hz ，电流方向每秒改变100次。

瞬时表达式：e ＝e=2202sin100πt=311sin 100πt=311sin 314t线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”． 电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．变压器两个基本公式：① 2121n n U U = ②P 入=P 出，输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．， 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、n 1、n 1/ n 2、n 2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

功率之间的关系是：P 1=P 1/，P 2=P 2/，P 1/=P r =P 2。

电压之间的关系是：2122221111,,U U U n nU U n n U U r +=''=''='。

电流之间的关系是：2122221111,,I I I n n I I n n I I r ==''=''='.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。

电磁感应中的交变电磁场分析与优化电磁感应是一种重要的物理现象，它在我们的日常生活中无处不在。

在电磁感应中，交变电磁场的分析与优化是一个关键的问题。

本文将探讨交变电磁场的分析方法以及如何优化电磁感应的效果。

交变电磁场是指频率不断变化的电磁场。

在电磁感应中，交变电磁场的分析是非常重要的，因为它可以帮助我们理解电磁感应现象的本质。

为了分析交变电磁场，我们需要使用一些数学工具，如矢量分析和微积分。

通过这些工具，我们可以计算出电磁场的磁感应强度和电场强度的分布情况。

在电磁感应中，优化交变电磁场的效果是非常重要的。

优化可以帮助我们提高电磁感应的效率和准确性。

为了优化交变电磁场，我们可以采取一些方法。

首先，我们可以改变电磁场的频率和振幅，以获得更好的效果。

其次，我们可以改变电磁场的空间分布，以使其更加均匀。

最后，我们可以改变电磁场的时间分布，以使其更加稳定。

为了更好地理解交变电磁场的分析与优化，让我们以一个具体的例子来说明。

假设我们有一个交变电磁场源，我们想要计算在某个位置的磁感应强度。

首先，我们可以使用安培环路定理来计算磁感应强度。

通过在一个闭合路径上测量电流的大小，我们可以得到磁感应强度的大小。

然后，我们可以使用法拉第定律来计算磁感应强度的方向。

法拉第定律告诉我们，当磁场变化时，会在闭合回路上产生电动势，从而产生电流。

通过测量电流的方向，我们可以确定磁感应强度的方向。

在优化交变电磁场的效果方面，我们可以采取一些措施。

首先，我们可以调整交变电磁场的频率和振幅，以获得更好的效果。

如果频率太低或振幅太小，电磁感应的效果可能不明显。

相反，如果频率太高或振幅太大，可能会产生不必要的能量损耗。

因此，我们需要找到一个合适的频率和振幅，以使电磁感应达到最佳效果。

其次，我们可以改变交变电磁场的空间分布。

通过调整电磁场源的位置和形状，我们可以使电磁场在目标区域内更加均匀分布。

这可以提高电磁感应的效率和准确性。

例如，我们可以使用多个电磁场源来覆盖整个目标区域，以使电磁场更加均匀。

交变磁场产生原理引言：交变磁场产生原理是电磁学中的重要概念之一。

它描述了当电流通过导线时，所产生的磁场随时间变化的规律。

本文将详细介绍交变磁场产生的原理，包括法拉第电磁感应定律和安培环路定理。

一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场产生的基本原理之一。

根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，导体两端将产生感应电动势。

这个感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。

具体而言，当导体中的磁通量Φ发生变化时，感应电动势E的大小可以用以下公式表示：E = -dΦ/dt其中，E表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。

负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。

二、安培环路定理安培环路定理是描述磁场产生的另一个重要原理。

根据安培环路定理，通过闭合回路的总磁场强度等于该回路所包围的电流的代数和。

具体而言，当电流通过导线时，所产生的磁场可以通过安培环路定理计算。

根据安培环路定理，通过闭合回路的总磁场强度B可以用以下公式表示：∮B·dl = μ0·I其中，∮B·dl表示磁场强度沿闭合回路的环路积分，μ0表示真空中的磁导率，I表示通过闭合回路的电流。

三、交变磁场产生原理根据法拉第电磁感应定律和安培环路定理，可以得出交变磁场产生的原理。

当交流电流通过导线时，电流的方向和大小都会随时间变化。

由于电流的变化，导线周围的磁场也会随之变化。

具体而言，当交流电流通过导线时，导线中的电流方向会周期性地改变。

根据安培环路定理，这种电流变化会导致导线周围的磁场强度也周期性地改变。

同时，根据法拉第电磁感应定律，这种磁场变化会在导线两端产生感应电动势。

由此可见，交变磁场的产生是由交流电流引起的。

当电流方向改变时，导线周围的磁场也会相应地改变。

这种磁场变化会在导线两端产生感应电动势，从而形成交变磁场。

结论：交变磁场产生原理是电磁学中的重要概念。

它通过法拉第电磁感应定律和安培环路定理描述了当电流通过导线时，所产生的磁场随时间变化的规律。

交变磁场的原理交变磁场是指磁场的大小和方向随时间变化的情况。

在自然界和工程技术中，交变磁场是一种非常普遍的现象，例如交变电流在导线中产生的磁场、变压器中的磁场变化等。

了解交变磁场的原理对于我们理解电磁学的基本原理以及在电力系统、通讯系统等领域的应用具有重要意义。

在交变磁场中，磁感应强度B和磁场中的磁通量Φ都随时间变化，其变化规律可以用下面的公式描述：Φ = B·S·cos(ωt)。

其中，Φ表示磁通量，B表示磁感应强度，S表示磁场的面积，ω表示角频率，t表示时间。

从上面的公式可以看出，磁通量随时间的变化是以角频率ω进行正弦或余弦振荡的。

交变磁场的产生主要有两种方式，一种是通过交变电流在导线中产生的磁场，另一种是通过交变磁场感应产生的电动势。

在交变电流通过导线时，由于电流的大小和方向随时间变化，产生的磁场也会随之变化。

根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律，我们可以得到导线周围的磁场随时间的变化规律。

而在变压器中，交变磁场的产生则是通过交变电流在初级线圈中产生的磁场感应到次级线圈中，从而产生电动势，实现能量的传递和转换。

交变磁场的原理不仅在理论研究中有着重要的地位，而且在工程技术中也有着广泛的应用。

在电力系统中，我们常常需要对交变磁场进行分析和计算，以确保电力设备的正常运行和电能的有效传输。

在通讯系统中，交变磁场也是信息传输的重要媒介，例如在变压器中通过交变磁场实现信号的传输和隔离。

总之，了解交变磁场的原理对于我们深入理解电磁学的基本原理以及在工程技术中的应用至关重要。

通过对交变磁场的研究，我们可以更好地设计和优化电力系统、通讯系统等工程设备，为社会经济的发展和人类生活的改善做出贡献。

希望本文能够帮助读者对交变磁场的原理有一个更加清晰的认识，激发大家对电磁学和工程技术的兴趣和热情。

第十一章 交变电流 电磁场和电磁波一、正弦交变电流1．正弦交变电流的产生如甲图所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，或如乙图所示，垂直穿过固定线圈的匀强磁场的磁感应强度随时间按正弦规律变化，以上两种情况下，穿过线圈的磁通量φ的瞬时值变化规律都是φ=BS sin ωt ，线圈内感应电动势的瞬时值变化规律都是e=φ´=BS ωcos ωt ，两种不同情景下产生感应电动势的效果是完全一样的（若是n 匝线圈则e=nBS ωcos ωt ）。

这就是正弦（余弦）交变电流。

以上两种情况的共同特点是：φ(t )和u (t )必然互为余函数。

磁通量ф瞬时值最大Φm =BS 时，感应电动势的瞬时值e =0；磁通量ф瞬时值最小Φ=0时，感应电动势的瞬时值最大e m = nBS ω。

2．交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

⑴只有正（余）弦交变电流的有效值才一定是最大值的22倍。

⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。

（电容器的耐压值是交流的最大值。

）3．正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值，特别要注意它们之间的区别。

以电动势为例：最大值用E m 表示，有效值用E 表示，瞬时值用e 表示，平均值用E 表示。

它们的关系为：m E E 22=，e =E m sin ωt 。

平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：tn E ∆∆Φ=。

特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆。

我国日常生活用的市电电压为220V ，其最大值为U m =2202V=311V ，频率为50H Z ，所以其电压瞬时值的表达式为u =311sin314t V 。