电磁波交变

物理总复习名师学案--交变电流、电磁场和电磁波●考点指要【说明】●复习导航本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续和其规律的具体应用.从交变电流的产生，交变电动势最大值的计算，变压器的工作原理，到L C电路中电磁振荡的规律以至电磁波的形成等都和楞次定律及法拉第电磁感应定律有密切的联系.因此在复习本章时，既要注意本章知识所具有的新特点(如周期性、最大值和有效值等)，还要时时注意本章知识与电磁感应规律的联系.近几年高考对本章内容的考查，既有对本章知识的单独考查，命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律(包括图象)、有效值，变压器的电压比、电流比，电磁振荡的周期、频率等；也有把本章知识和力学等内容相联系的综合考查，特别是带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题，是近几年高考的一个热点.组织本章复习时需特别注意，“电磁场和电磁波”的内容调整较多，以前作为重点内容的电磁振荡、振荡周期等内容在2003年的考纲中被删掉.但由于在新版的教材中仍有这部分内容，所以在编写本书时适当保留了这部分内容，请读者复习时根据2004年考纲进行调整.对本章知识的复习，可分以下两个单元组织进行：(Ⅰ)交变电流.(Ⅱ)电磁场和电磁波.第Ⅰ单元交变电流●知识聚焦一、交变电流强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交变电流.如图13—1—1(a)(b)(c)所示的电流都属于交变电流.图13—1—1其中，按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流.如图13—1—1(a)所示.二、正弦式电流的产生和规律1.产生：在匀强磁场里，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦交变电流.2.规律：(1)函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，则e =NBS ωsin ωt .用E m 表示最大值NBS ω，则ｅ＝E m sin ω t .电流i =R e =RE m sin ωt =I m sin ωt . (2)用图象展现其规律如图13—1—1(a ). 三、表征交变电流的物理量1.瞬时值：交变电流某一时刻的值.2.最大值：即最大的瞬时值.3.有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值.对正弦式交 流电，其有效值和最大值间关系为： E ＝E m ／2，U ＝U m ／2，I ＝I m ／2.4.周期和频率：交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫周期；1 s 内完成周期性变化的次数叫频率.它们和角速度间关系为：ω＝Tπ2＝2πf .五、变压器及其原理变压器是利用电磁感应原理来改变交变电压的装置.对理想变压器，其原、副线圈两端电压U 1、U 2，其中的电流I 1、I 2和匝数U 1、U 2的关系为：12212121,U U I I U U U U ==. 六、高压输电为减小输电线路上的电能损失，常采用高压输电.这是因为输送功率一定时，线路电流I ＝UP，输电线上损失功率P ′＝I 2R 线＝22U R P 线，可知 P ′∝21U. ●疑难辨析1.交流瞬时值表达式的具体形式是由开始计时的时刻和正方向的规定共同决定的.若从中性面开始计时，该瞬时虽然穿过线圈的磁通量最大，但线圈两边的运动方向恰和磁场方向平行，不切割磁感线，电动势为零，故其表达式为：ｅ＝E m sin ωt ；但若从线圈平面和磁场平行时开始计时，虽然该时刻穿过线圈的磁通量为零，但由于此时线圈两边的速度方向和磁场方向垂直，电动势最大，故其表达式为：ｅ＝E m cos ωt .2.若线圈匝数为N ，当其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，所产生的感应电动势的最大值为：E m ＝NBS ω.即E m 仅由N 、B 、S 、ω四个量决定，与轴的具体位置和线圈的形状都是无关的.3.理想变压器各线圈两端电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况；这是因为理想变压器的磁通量是全部集中在铁芯内的，因此穿过每组线圈的磁通量的变化率是相同的，因而每组线圈中产生的电动势和匝数成正比.在线圈内阻不计的情况下，线圈两端电压即等于电动势，故每组线圈两端电压都与匝数成正比.但电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该关系即不适用.由于输入功率和输出功率相等，所以应有：U 1I 1＝U 2I 2＋U 2′I 2′＋U 2″I 2″＋…….4.对原、副线圈匝数比(21n n )确定的变压器，其输出电压U 2是由输入电压决定的，U 2＝12n nU 1；在原、副线圈匝数比(21n n )和输入电压U 1确定的情况下，原线圈中的输入电流I 1却是由副线圈中的输出电流I 2决定的：I 1＝12n n I 2.(当然I 2是由所接负载的多少而定的.) ●典例剖析［例1］一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4π ra d ／s 匀速转动，产生的交变电动势的图象如图13—1—2所示.则A.交变电流的频率是4π HzB.当t =0时，线圈平面与磁感线平行C.当t =0.5 s 时，e 有最大值D.交变电流的周期是0.5 s【解析】 由于线圈转动的角速度题中已给出，所以线圈的转动频率可以由公式直接求出.线圈的频率和交变电流的频率是相同的.ω＝4π r a d/s ，而ω＝2πf ，故f =2 Hz ，T ＝f1= 0.5 s.由图象可看出：t =0时e =0,线圈位于中性面，即线圈平面跟磁感线垂直.t =0.5 s 时， ωt ＝2π，e =0.所以，应选D.【思考】 (1)当线圈的转速加倍时，其交变电动势的图象如何?有效值多大? (2)在线圈匀速转动的过程中，何时磁通量最大?何时磁通量的变化率最大？【思考提示】 （1）转速加倍时，电动势的最大值E m =nB s ω加倍，即E m ′=20 V ,交变电流的频率加倍，f ′=4 Hz ，其图象如图所示有效值为14.1 V（2）线圈转动过程中，当线圈与磁场方向垂直时磁通量最大，此时磁通量的变化率为零.当线圈与磁场平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大.【设计意图】 通过本例说明应用交变电流的产生及其变化规律分析问题的方法.［例2］如图13—1—3所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光.在原线圈接有一相同的灯泡L .则图13—1—2图13—1—3A.灯L 也能正常发光B.灯L 比另三灯都暗C.灯L 将会被烧坏D.不能确定【解析】 该题主要考查变压器的工作原理——原副线圈的电流关系和电功率等内容.该题易犯的错误是：由原副线圈匝数比n 1∶n 2＝3∶1，可知原副线圈电压之比为U 1∶U 2＝3∶1，既然副线圈中电灯能正常发光，可知U 2恰为灯的额定电压，所以原线圈中电灯两端电压U 1＞U 额.故被烧坏而错选C.其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯L 两端电压混淆了.正确的解答应为：原副线圈中的电流之比为I 1∶I 2＝1∶3，而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流I 额＝I 2／3，故I Ｌ＝I 1＝32I ＝I 额即灯L 亦能像其他三灯一样正常发光.所以正确选项为A.【思考】 (1)如果副线圈上的三个灯泡“烧”了一个，其余灯泡的亮度如何变?变压器的输入功率如何变?如果副线圈上的三个灯泡全“烧”了，灯泡L 还亮不亮? (2)如果副线圈上再并入一个灯泡，与原来相比其余灯泡的亮度如何?谁更容易烧坏?(3)对理想变压器而言，其I 1和I 2、U 1和U 2、P 1和P 2，是输入决定于输出，还是输出决定于输入? 【思考提示】 （1）副线圈上的三个灯泡烧坏一个，则副线圈输出的功率变小，原线圈输入功率变小，则原线圈中电流减小，灯泡L 变暗，灯泡L 两端的电压减小，若电源电压一定，则原线圈两端电压略有升高，副线圈两端电压也略有升高，剩余两灯泡变亮.若副线圈上的三个灯泡全“烧”了，灯L 不亮.(2)若在副线圈上再并入一个灯泡，变压器输出功率增大，输入功率也增大，原、副线圈中的电流均增大，故L 变亮、L 两端电压增大，若电源电压一定，则原、副线圈两端电压都减小，副线圈上的灯泡变暗.L 更容易烧坏.(3)对理想变压器而言，U 1决定U 2，I 2决定I 1，P 2决定P 1.【设计意图】 通过本例说明利用变压器的电压比，电流比及功率关系分析问题的方法.［例3］有条河流，流量Q =2 m 3·s -1,落差h=5 m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V ，输电线总电阻R =30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的需要，使用户获得220 V 电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 、100 W ”的电灯正常发光？【解析】 按题意画出远距离输电的示意图13—1—4所示，电源端的输出功率图13—1—4P 总=（tmgh）×η =2×1.0×103×10×5×0.5 W=5×104 W输电线上的功率损失P 损=I 2R ，所以输电线中电流为 I =3006.0105%604⨯⨯=⨯=RP RP 总损=10 A则升压变压器B 1的原线圈电压U 1=U 出=240 V ，副线圈送电电压为U 2=101054⨯=I P 总V=5×103 V 所以升压变压器的变压比为 n 1∶n 2=U 1∶U 2=3105240⨯=6∶125 输电线上电压的损耗ΔU 损=IR =10×30 V=300 V 则降压器B 2的原线圈的电压U 1′=U 2-ΔU 损=5×103 V-300 V=4700 V据题意知，U 2′=220 V ,所以降压变压器的匝数比为 n 1′∶n 2′=U 1′∶U 2′=2204700=235∶11 因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为 N =灯损总P P P -=10006.010510544⨯⨯-⨯=470【说明】 这是远距离送电的典型题，一般要抓住变压器B 1的输出电流去求输电线上的电压损失和功率损失，要注意用户的电压为220 V 是B 2的输出电压.为了帮助分析解题，必须先画出输电线路的简图，弄清楚电路的结构，然后再入手解题，解出变压比不一定是整数，这时取值应采取宜“入”不宜“舍”的方法，因为变压器本身还有损耗.【设计意图】 通过本例说明远距离问题的分析方法. ●反馈练习 ★夯实基础1.关于理想变压器的下列说法①原线圈中的交变电流的频率跟副线圈中的交变电流的频率一定相同②原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定是零，铁芯中的磁通量也一定是零 ③原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定是零，铁芯中的磁通量不是零 ④原线圈中的输入电流一定大于副线圈中的输出电流 以上正确的说法是 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 【答案】 A2.在变电所里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，图13—1—5的四个图中，能正确反映其工作原理的是图13—1—5【解析】电流互感器是用来把大电流变成小电流的变压器，原线圈串联在被测电路的火线上，副线圈接入交流电流表，故A对.【答案】A3.超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料.利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为A.1 kWB.1.6×103 kWC.1.6 kWD.10 kW【解析】输电线中电流I=P/U，输电线上损失功率P′＝I2R线＝P2R线／U2＝1 kW.【答案】A4.如图13—1—6所示，a、b、c为三只功率较大的完全相同的电炉，a离电源很近，而b、c离用户电灯L很近，电源离用户电灯较远，输电线有一定电阻，电源电压恒定，则①使用a时对用户电灯影响大②使用b时比使用a时对用户电灯影响大③使用c和b对用户电灯的影响几乎一样大④使用c时对用户电灯没有影响图13—1—6以上说法正确的是 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③【解析】 电灯的电压等于电源电压减去输电线电阻的电压. 【答案】 D5.交流发电机在工作时的电动势为e =E 0sin ωt ,若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为A.e =E 0sin2tω B.e =2E 0sin2tωC.e =E 0sin2ωtD.e =2E 0sin2ωt 【答案】 D6.一个理想的变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2,正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2、I 1和I 2、P 1和P 2.已知n 1＞n 2,则①U 1＞U 2,P 1＜P 2 ②P 1=P 2,I 1＜I 2 ③I 1＜I 2,U 1＞U 2 ④P 1＞P 2,I 1＞I 2 以上说法正确的是 A.①② B.②③ C.①③ D.④ 【答案】 B7.已知交变电流i =I m sin ωt A,线圈从中性面起开始转动，转动了多长时间，其瞬时值等于有效值A.2π/ωB.π/2ωC.π/4ωD.π/2ω【答案】 C8.如图13—1—7为电热毯的电路图，电热丝接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为图13—1—8所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是图13—1—7A.110 VB.156 VC.220 VD.311 V【解析】 由21·（231）2／R ＝R U 2得图13—1—8对应的有效值U ＝156 V .【答案】 B9.一个电热器接在10 V 的直流电源上，在时间t 内产生的热量为Q ，今将该电热器接在一交流电源上，它在2t 内产生的热量为Q ，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是A.最大值是102 V ，有效值是10 VB.最大值是10 V ，有效值是52VC.最大值是52V ，有效值是5 VD.最大值是20 V ，有效值是102V【解析】 根据交变电流有效值的定义来求有效值，对正弦交变电流有：U m =2U .【答案】 B10.如图13—1—9所示，理想变压器的原、副线圈分别接着完全相同的灯泡L 1、Ｌ2，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，交流电源电压为U ，则图13—1—9①灯L 1两端的电压为U /5 ②灯L 1两端的电压为3U /5 ③灯L 2两端的电压为2U /5 ④灯L 2两端的电压为U /2 以上说法正确的是 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③【解析】 原副线圈中电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶2，因为U 1＝I 1R ，U 2＝I 2R ，所以U 1∶U 2＝1∶2.原、副线圈中电压之比2121n n U U U =-，所以U 1＝U ／5，U 2＝52U . 【答案】 A11.如图13—1—10所示，已知n 1∶n 2＝4∶3，R 2＝100 Ω，变压器没有功率损耗，在原线圈上加上交流电压U 1＝40sin100πt V ，则R 2上的发热功率是______Ｗ.若R 3＝25 Ω，发热功率与R 2一样，则流过原线圈的电流I 1和流过R 3的电流I 3之比为______.图13—1—10【解析】 U 2=43112=U n n ×240V=21.3 V ，P R 2＝1003.212222=R U W=4.5 W.由240I 1=4.5×2，I 32×25=4.5，解得I 1∶I 3=3∶4.【答案】 4.5 3∶4 ★提升能力12.有一台内阻为4 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图13—1—11所示.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R ＝4Ω，全校共22个班，每班有“220 V ，40 W ”灯6盏.若保证全部电灯正常发光，则：图13—1—11(1)发电机输出功率多大? (2)发电机电动势多大? (3)输电效率是多少?(4)若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半?【解析】 (1)对降压变压器：U 2′I 2＝U 3I 3＝nP 灯＝22×6×40 W ＝5280 W.而U 2′＝14U 3＝880 V 所以I 2＝'2U nP 灯＝6 A.对升压变压器：U 1I 1＝U 2I 2＝I 22R ＋U 2′I 2＝5424 W. (2)因为U 2＝U 2′＋I 2R ＝904 V ，所以U 1＝41U 2＝226 V 又因为U 1I 1＝U 2I 2 所以I 1＝122U I U ＝24 A 所以Ｅ＝U 1＋I 1r ＝322 V （3）η＝出有P P ×100％＝54245280×100％＝97％ （4）灯数减半时，发电机输出功率为P ＝2676 Ｗ.故发电机输出功率不是减半. 【答案】 (1)5424 W (2)322 V (3)97% (4)不是减半13.如图13—1—12所示，闭合的单匝线圈在匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO ′逆时针匀速转动.已知线圈的边长ab =c d=l 1=0.20 m ，bc =d a =l 2＝0.10 m ，线圈的电阻值R =0.050 Ω，角速度ω=300 r ad/s ，匀强磁场磁感应强度的大小B =0.50 T ，方向与转轴OO ′垂直.规定线圈平面与中性面的夹角为θ.图13—1—12(1)当θ=ωt =30°时，线圈中感应电动势大小如何? (2)此时，作用在线圈上电磁力的瞬时功率等于多少? 【解析】 (1)ｅ＝Bl 1l 2ωsin30°＝1.5 V(2)电磁力的瞬时功率P =RE 2＝45 Ｗ【答案】 (1)1.5 V (2)45 W14.如图13—1—13所示，一理想变压器带有三个匝数都为50匝的副线圈ab 、cd 、ef ，若原线圈匝数为100匝，并接到220 V 交流电源上，通过副线圈的各种组合，可以得到以下哪些电压图13—1—13①0 V ②110 V ③220 V ④330 V 以上正确的是 A.①②③④ B.只有①② C.只有③④ D.只有②③④【解析】 当三个副线圈互不连接或其中两个顺向并接时，可得到110 V 电压.当其中两个副线圈顺向串接时，可得到220 V 电压，当其中两个副线圈逆向串接时，可得到0 V 电压.当三个线圈顺向串接时，可得到330 V 电压.【答案】 A ‴15.在真空中速度v ＝6.4×107 m/s 的电子束连续地射入两平行极板间，如图13—1—14所示，极板长度为l ＝8.0×10-2 m ，间距d =5.0×10-3 m.两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过.在两极板上加一个50 H ｚ的交变电压u ＝U 0sin ωt ，如果所加电压的最大值U 0超过某值U Ｃ时，电子束将有时能通过两极板，有时间断而不能通过(电子电荷量e =1.60×10-19 Ｃ，电子质量m =9.1×10-31 kg)：图13—1—14(1)U Ｃ的大小为多少?(2)求U 0为何值时，才能使通过与间断时间之比Δt 1∶Δt 2＝2∶1？ 【解析】 (1)电子通过平行极板所用时间t =v l ≈10-9 s ，而交变电压的周期T =10-2 s.由于vlT,故对于通过极板的电子来说，可认为板间电压及场强是稳定不变的，每个电子均做类平抛运动，水平方向匀速，场强方向匀变速.设电子经过平行板的时间为t ,所受电场力为F ，则：a =md eU m F C,t =vl ,电子束不能通过两极板间时有：21at 2＝y ≥2d,由以上三式可得： U Ｃ≥222eld mv ＝91 V (2)画图分析：U Ｃ＝U 0sin(π/3)， 所以U 0＝U Ｃ／sin(π/3)=23V 91＝105 V.【答案】 (1) 91 V （2）105 V第Ⅱ单元 电磁场和电磁波●知识聚焦一、振荡电流和振荡电路大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流.能产生振荡电流的电路叫振荡电路，L C 电路是最简单的振荡电路.二、电磁振荡及其周期、频率振荡电路中产生振荡电流的过程中，线圈中的电流、电容器极板上的电量及其与之相联系的磁场能、电场能也都作周期性变化，这种现象叫做电磁振荡.1.振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能和磁场能的周期性相互转化.2.振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零；电路中的电流和磁场能均增大，直到最大值.充电时，情况相反.电容器正反向充放电一次，便完成一次振荡的全过程.图13—2—1表示振荡过程中有关物理量的变化.图13—2—13.周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间叫做电磁振荡的周期.1 s 内完成电磁振荡的次数叫做电磁振荡的频率.对LC 电路产生的电磁振荡，其周期和频率由电路本身性质决定：T ＝LC π2 f ＝LCπ21三、电磁场和电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论（1）不仅电荷能够产生电场，变化的磁场也能产生电场. (2)不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生磁场. 2.电磁场和电磁波变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场，电磁场由近及远的传播就形成电磁波.3.电磁波的波速在真空中，任何频率的电磁波的传播速度都等于光速c =3.00×108 m/s.其波速、波长、周期频率间关系为：c =Tλ=f λ. 复习时注意以下的几个方面：（1）麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在.（2）在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁波为横波.（3）电磁波的传播过程，也是电磁能的传播过程. （4）电磁波的传播不需要介质. 四、无线电波的发射1.调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来直接发射电磁波.把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫调制.调幅和调频：使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅.使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频. 五、无线电波的接收1.电谐振：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，这种现象叫做电谐振.2.调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，即，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐.3.检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波.检波是调制的逆过程，也叫解调.4.无线电的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后再还原成声音或图象的过程.六、电视的基本原理电视系统主要由摄像机和接收机组成.把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像素.摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去.电视机接收到电磁波后，经调谐、检波得到电信号，按原来的次序在显像管的荧光屏上汇成图象.中国电视广播标准采用每1 s传送25帧画面，每帧由625条线组成.七、雷达的基本原理雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置（显示器）、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成.●疑难辨析麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，应注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场；反之亦然.●典例剖析［例1］L C振荡电路中，某时刻磁场方向如图13—2—2所示，则下列说法错误的是图13—2—2A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B.若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大【解析】先根据安培定则判断出电流的方向，若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A叙述正确.若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B叙述正确，由楞次定律知D叙述亦正确.因而错误选项只有C.【思考】(1)若磁场正在增强，则电场能和磁场能是如何转化的?电容器是充电还是放电?线圈两端的电压是增大还是减小?(2)若此时磁场最强(t＝0)，试画出振荡电流ｉ和电容器上板带电量q随时间t变化的图象?(3)若使该振荡电路产生的电磁波的波长更短些，可采取什么措施?(包括：线圈匝数、铁芯、电介质、正对面积、板间距离等)【思考提示】（1）磁场增强，磁场能增大，电场能减小，电容器放电，电容器两端电压降低，线圈两端电压降低.(2)（3）根据λ=cT和T=2πLC,为减小λ,需减小L或C.【设计意图】通过本例说明分析电磁振荡过程中各量变化的方法.［例2］某电路中电场随时间变化的图象如图13—2—3所示，能发射电磁波的电场是图13—2—3【解析】变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的.均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场.图A中电场不随时间变化，不会产生磁场.图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波.图D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波.【设计意图】通过本例说明形成电磁波的条件.●反馈练习1.建立电磁场理论的科学家是_______.用实验证明电磁波存在的科学家是_______.【答案】麦克斯韦赫兹2.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是A.电场和磁场总是相互联系着，统称为电磁场B.电磁场由发生区域向远处传播就是电磁波C.电磁场是一种物质，不能在真空中传播D.电磁波的传播速度总是3.0×108 m/s【答案】B3.某电磁波从真空进入介质后，发生变化的物理量有A.波长和频率B.波速和频率C.波长和波速D.频率和能量【答案】C4.电磁波和机械波相比较①电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质②电磁波在任何物质中传播速度都相同，机械波波速大小决定于介质③电磁波、机械波都会发生衍射④机械波会发生干涉，电磁波不会发生干涉以上说法正确的是A.①③B.②④C.①④D.②③ 【答案】 A5.关于电磁波，下列说法中正确的是A.在真空中，频率高的电磁波速度较大B.在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C.电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D.只要发射电路的电磁振荡一停止，产生的电磁波立即消失【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c ，故AB 都错.电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，Ｃ对.变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形成电磁波，发射电路的电磁振荡一停止，就不再发射电磁波，但已产生的电磁波并不消失，故Ｄ错.【答案】 C6.无线电广播的中波段波长的范围是187 m~560 m ，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少应差104 Hz ，则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少个？【解析】 中波段的频率范围为f max =1871038min⨯=λcHz=1.6×106 Hzf min =5601038max⨯=λcHz=0.54×106 Hz在此波段最多容纳的电台数n =466m in m ax 101054.0106.1⨯-⨯=-f f f ∆=106 【答案】 1067.某收音机接收电磁波的波长范围在577 m 到182 m 之间，求该收音机接收到的电磁波的频率范围.【解析】 根据c =λff 1＝57710381⨯=λcHz=5.20×105 Hz f 2＝18210382⨯=λcHz=1.65×106 Hz 所以，频率范围为5.20×105 Hz ～1.65×106 Hz 【答案】 5.20×105 Hz ～1.65×106 Hz8.关于L C 振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是 A.振荡电流最大时，电容器两极板间的场强最大 B.振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C.振荡电流增大的过程中，线圈中磁场能转化成电场能D.振荡电流减小的过程中，线圈中自感电动势增大 【答案】 Ｄ 9.L C 振荡电路中，某时刻的电流方向如图13—2—4所示，则下列说法中正确的是图13—2—4。

交变电流电磁场和电磁波、正弦交变电流1. 正弦交变电流的产生当闭合线圈由中性面位置（图中 0102位置）开始在匀强磁场中 匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函 数：e=E m sin ®t ，其中E m =nBS ®。

这就是正弦交变电流。

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只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的 42 /2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：E=E m / . 2，e=E m Sin ® t 。

平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：E n —。

特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不t可混淆。

生活中用的市电电压为220V ，其最大值为220 2 V=311V （有时写为310V ），频率 为50H z ,所以其电压即时值的表达式为 u=311sin314tV 。

例1.交流发电机的转子由 B // S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为 ______ V 。

例2.通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。

求该交流电的有效值 例3.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3,线圈内电阻为r ，外电路 电阻为R 。

第十讲交变电流电磁振荡电磁波知识要点：交流发电机原理。

交流电的最大值和有效值。

纯电阻、纯电感、纯电容电路。

整流和滤波。

三相交流电及其连接法。

感应电动机原理。

电磁振荡。

振荡电路及振荡频率。

电磁场和电磁波。

电磁波的波速，赫兹实验。

电磁波的发射和调制。

电磁波的接收、调谐，检波。

一、正弦式交流电当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动时，线圈中的电动势e 和电流i都按正弦规律变化，这种按正弦规律变化的电流叫正弦交流电，可表示为：i=I m sin(ωt+ϕ0)式中i为交流电的瞬时值，I m为交流电的最大值，ω为交流电的角频率，它与交流电的频率f的关系为ω=2πf，而频率的倒数叫做交流电的周期；（ωt+ϕ0）为交流电的相位，其中ϕ0是交流电的初相，若从线圈过中性面（线圈平面跟磁感线垂直）时开始计时，则ϕ0＝0。

对正弦交流电而言，它的有效值（根据电流的热效应确定）与最大值之间的关系是I＝I m2，U＝U m2二、简单交流电路1、纯电阻电路交流电路中只有电阻元件的电路叫纯电阻电路。

纯电阻有如下特点：①阻抗即电阻（Z x=R）；②电压和电流同相位，即相差为零；③瞬时电压和瞬时电流仍服从欧姆定律，即i R=U RR=U m sin(ωt+ϕ0)R2、纯电容元件电路交流电路中只有电容元件的电路，叫纯电容电路。

虽然交变电流与稳恒电流一样不能通过电容器，但是当交变电源加在电容器上时，电容器时而充电，时而放电，电容器中就有电流通过了，而且从电容器外部来看，好象是电流从一端流入，从另一端流出一样。

纯电容电路有如下的特点：①阻抗（容抗）：Z c=X c=1ωC②电容元件上的电流相位比电压相位超前π/2，即如果u c=U m sin(ωt+ϕ0)，则i c=I m sin(ωt+ϕ0+π/2) （即电流最大时，电压为零）I m=U mX c＝ωCU m3、纯电感元件电路交流电路中只有电感元件的电路叫做纯电感电路。

十 、 交变电流、电磁振荡和电磁波（一）交变电流1、交变电流：强度和方向都随时间作周期性变化的电流，简称交流，俗称交流电。

2、交变电流的产生：线圈在匀强磁场里，垂直于磁场方向的轴从中性面开始匀角速转动产生正弦交变电流。

3、规律（1）瞬时感应电动势：t sin εe m ω=e 为瞬时值，m ε为峰值即最大值，ω为角速度，t 为时刻（时间）（2）瞬时感应电流：t I t RR e i m m ωωεsin sin === （3）例题：讲义P 10 、T 5（97） 解：由图知，电流最大值为10A ，周期是0.2秒，频率为：z H T f 51==（二）表征交流电的物理量1、有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值。

2、正弦交变电流有效值和峰值关系：m 0.707ε2ε==mεm 0.707U 2U ==mUm 0.707I 2I ==mI3、交流电器设备所标额定电压、额定电流均为有效值。

用仪表所测数值也为有效值。

4、周期和频率：交变电流完成一次周期性变化所用的时间叫周期，用T 表示，单位是秒，符号S 。

交流电在1秒内完成的变化次数叫频率，用f 表示，单位是赫兹，符号z H 。

5、周期和频率的关系：Tf f T 11==或 6、我国交流电：周期0.02秒，频率是50赫兹，电流方向每秒钟改变100次。

7、例题：讲义P 10、T 8解：用电器所标额定电压为有效值，U=220VUI P =A VW U P I 5.0220110===∴ 2m U U = 又V V U U m 311414.12202=⨯==∴（三）变压器1、变压器：利用电磁感应原理来改变电压的装置，由闭合铁心和两个线圈组成，即原线圈（初级线圈）1n 和副线圈（次级线圈）2n 。

2、电压与匝数关系：（正比关系）2121n n U U = 1U 为原线圈电压，1n 为原线圈匝数。

2U 为原线圈电压，2n 为原线圈匝数。

3、电流与匝数的关系：（反比关系） 1221n n I I = 1I 为原线圈电流，1n 为原线圈匝数。

交变电流 电磁场 电磁波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)中性面一、知识网络二、画龙点睛概念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。

②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； b ．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，图中只画出了一匝线圈。

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①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。

②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ω，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ωt ，如图所示。

e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt u ＝U m sin ωt交变电流的最大值表达式 E m ＝NBS ω甲 乙 丙 丁 戊I m＝NBS R rω+U m＝I m R＝NBSR rω+R(3)交变电流的类型①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。

②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①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。

交变电流 电磁场和电磁波【知识网络】 产生：线圈在运长磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动一．交变电流的产生和规律【考点透视】一、考纲指要1． 交流发电机及其产生正弦电流的原理。

（Ⅱ） 2． 正弦交流电的图像和三角函数表达。

（Ⅱ） 3． 最大值与有效值，周期与频率。

（Ⅱ）交流电变化规律瞬时值表达式：e=Esin ωt 峰值 E m =nBS ω 有效值：E= E =E m /2 原理：电磁感应远距离输电：为了减少输电导线上的功率损失和电压损失，当输送功率一定时，通过提高输电电压减少输电电流，以达到减少功率损失的目的电压与匝数的关系：2121n n U U = 电流与匝数的关系：只有一个副线圈：12212211,n n I I I U I U ==有多个副线圈：U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3＋。

电磁振荡交流电磁振荡电磁波麦克斯韦电磁理论波速：v=λ f特点：无线电波的发射和接受 理想变压器应用：电视、雷达4． 电容、电感、电阻对交变电流的影响。

（I ） 二、命题落点1．理解交流电的产生。

如例1。

2．交流电的图像，最大值、有效值综合应用。

如例2。

3．交流电平均值、有效值的区别。

如例3【典例精析】例1：交流发电机的转子由B ∥S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V 。

解析：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为U m =2U =20V 。

而转过30°时刻的瞬时值为u =U m cos30°=17.3V 。

例2：通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。

求该交流电的有效值I 。

解析：该交流周期为T =0.3s ，前t 1=0.2s 为恒定电流I 1=3A ，后t 2=0.1s 为恒定电流I 2= -6A ，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I ，根据定义有：I 2RT =I 12Rt 1+ I 22Rt 2 带入数据计算得：I =32A例3：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ω，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R 。

高考物理《交变电流、电磁场和电磁波》真题练习含答案1.[2023·湖南卷](多选)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示．大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上．线圈是由漆包线绕制而成的边长为L 的正方形，共n 匝，总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B 的匀强磁场．大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直．线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R 的灯泡．假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )A ．线圈转动的角速度为4ωB ．灯泡两端电压有效值为3 2 nBL 2ωC ．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L 的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为42nBL 2ω3D ．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮答案：AC解析：大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据v ＝ωr 与题意可知大轮与小轮半径之比为4∶1，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，A 正确；线圈产生感应电动势的最大值E max ＝nBS·4ω又S ＝L 2联立可得E max ＝4nBL 2ω 则线圈产生感应电动势的有效值E ＝E max 2＝2 2 nBL 2ω 根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为U ＝RE R ＋R＝ 2 nBL 2ω，B 错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值E′max＝8nBL2ω此时线圈产生感应电动势的有效值E′＝E′max2＝4 2 nBL2ω根据电阻定律R′＝ρlS′可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值U′＝RE′R＋2R ＝42nBL2ω3，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v＝ωr可知小轮和线圈的角速度变小，根据E＝nBSω2可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，D错误．故选AC.2．[2022·山东卷]如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝U m cos (100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W．下列说法正确的是()A．n1为1 100匝，U m为220 VB．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s答案：D解析：根据理想变压器的变压规律有Un1＝0.1 V1，代入U＝220 V得n1＝2 200，U m＝ 2U＝220 2 V，A错误；由功率与电压的关系得U BC＝PR ＝12 V，根据理想变压器的变压规律有Un1＝U BCn BC，代入数据解得n BC＝120，由欧姆定律得I＝U BCR＝1 A，B错误；由以上分析结合题意可知U AB＝18 V，U AC＝30 V，变压器不改变交流电的频率，故f＝ω2π＝50 Hz，C错误；由欧姆定律得I′＝U ACR＝2.5 A，周期T＝1f＝0.02 s，D正确．3．[2022·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源．定值电阻R 1的阻值为R ，滑动变阻器R 2的最大阻值为9R ，滑片P 2初始位置在最右端．理想电压表的示数为U ，理想电流表的示数为I.下列说法正确的是( )A ．保持P 1位置不变，P 2向左缓慢滑动的过程中，I 减小，U 不变B ．保持P 1位置不变，P 2向左缓慢滑动的过程中，R 1消耗的功率增大C ．保持P 2位置不变，P 1向下缓慢滑动的过程中，I 减小，U 增大D ．保持P 2位置不变，P 1向下缓慢滑动的过程中，R 1消耗的功率减小答案：B解析：设原线圈两端电压为U 1，副线圈两端电压为U 2，通过原线圈的电流为I 1，通过副线圈的电流为I 2，由理想变压器变压规律和变流规律可得，原、副线圈及定值电阻R 1的等效电阻为R′＝U 1I 1 ＝n 1n 2U 2n 2n 1I 2 ＝⎝⎛⎭⎫n 1n 2 2 U 2I 2 ＝⎝⎛⎭⎫n 1n 2 2 R 1；保持P 1位置不变，将原、副线圈及电阻R 1等效为一定值电阻，P 2向左缓慢滑动过程中，R 2接入电路的电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流I 增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U 减小，A 项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想电压器变压规律可知，副线圈两端电压增大，故R 1消耗的功率增大，B 项正确；当P 2位置不变，P 1向下滑动时，n 2减小，等效电阻R′增大，由欧姆定律可知，回路中电流减小，R 2两端电压减小，C 项错误；由于R 2两端电压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压增大，R 1的功率增大，D 项错误．4.[2024·浙江1月]如图为某燃气灶点火装置的原理图．直流电经转换器输出u ＝5sin 100πtV 的交流电，经原、副线圈匝数分别为n 1和n 2的变压器升压至峰值大于10 kV ，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火．下列正确的是( )A ．n 2n 1 <720 000B . n 1n 2 <12 000C ．用电压表测原线圈两端电压，示数为5 VD ．副线圈输出交流电压的频率是100 Hz答案：B解析：原线圈两端电压的有效值U 1＝52V ＝522 V ，根据电压匝数关系有U 1U 2 ＝n 1n 2 ，变压器副线圈电压的峰值U 2max ＝ 2 U 2，根据题意有U 2max >10 0002 V ，解得n 2n 1 >20 000，即n 1n 2 <12000，A 错误，B 正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U 1＝52V ＝522 V ，C 错误；根据2πT ＝2πf ＝100π，解得f ＝50 Hz ，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz ，D 错误．5．[2021·广东卷]某同学设计了一个充电装置，如图所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s ，电压最大值为0.05 V ．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是( )A ．交流电的频率为10 HzB ．副线圈两端电压最大值为3 VC ．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D ．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率答案：B解析：交流电的周期为0.2 s ，频率f ＝1T＝5 Hz ，A 错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知U 1U 2 ＝n 1n 2，由于原线圈的电压最大值为0.05 V ，故副线圈的电压最大值为3 V ，B 正确；变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C 错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D 错误．。

交变电流考试要求：1．交变电流（1）大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．（2）方向不随时间变化的电流称为直流电．2．正弦式电流（1）按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．（2）产生①装置：如图甲所示，当磁场中的线圈连续转动时，流过电流表的电流方向就会发生周期性变化，产生交变电流．②过程分析：如图乙所示为线圈abcd在磁场中绕轴OO’转动的截面图，ab和cd两个边要切割磁感线，产生电动势，线圈上就有了电流（或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流）．具体分析可从图中看出：图①时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；图②时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；图③同图①；图④中电流从a端流出；图⑤同图①，这说明电流方向发生了变化．线圈每转一周，电流方向改变两次，电流的方向改变的时候就是线圈中无电流的时刻（或者说磁通量最大的时刻）．由于在线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转动一周的过程中改变两次，我们把线圈平面垂直于磁感线的位置叫做中性面．（中性面的特点：①线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；②线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次．）（3）中性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面．线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变．线圈绕轴转一周两次经过中性面，因此感应电流方向改变两次．（4）变化规律：从中性面开始计时，电动势、电压和电流的瞬时值表达式为 sin m e E t ω=，sin m u U t ω=，sin m i I t ω=（5）图像：从中性面开始计时，图像为正弦曲线；从垂直于中性面的位置开始计时，图像为余弦曲线．3．描述交变电流的物理量 （1）周期和频率①周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位：秒。

电磁波是什么从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。

电与磁可说是一体两面，变动的电会产生磁，变动的磁则会产生电。

电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，而其每秒钟变动的次数便是频率。

当电磁波频率低时，主要藉由有形的导电体才能传递；当频率渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。

举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和勋阳光的光与热，这就好比是「电磁辐射藉由辐射现象传递能量」的原理一样。

电磁波用的波长在10～3000米之间，分长波、中波、中短波、短波等几种。

传真（电视）用的波长是3～6米；雷达用的波长更短，3米到几厘米。

电磁波有红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等。

各种光线和射线，也都是波长不同的电磁波。

其中以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短。

无线电波3000米～0.3毫米。

红外线0.3毫米～0.75微米。

可见光0.7微米～0.4微米。

紫外线0.4微米～10毫微米X射线10毫微米～0.1毫微米γ射线0.1毫微米～0.001毫微米宇宙射线小于0.001毫微米所以无线电波是电磁波的一种根据其主要的传播途径来说的,无线电波有三种传播方式：地波、天波和沿直线传播的波。

地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。

地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。

地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。

中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。

地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。

频率越高，损失的能量越多。

所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。

浅谈电磁波在生活中的应用作者：张烜宁来源：《中国科技纵横》2017年第14期摘要：高中物理选修3-4中向我们介绍了电磁破的发现与信息化社会的发展，从麦克斯韦建立的完整电磁场经典理论并预言了电磁波的存在，到赫兹验证电磁波的存在，再到今天信息化社会的飞速发展，电磁波已经渗透到我们生活中的每个角落。

本文将结合日常生活中常见的电磁波应用，加深对电磁波的了解，拓展视野，更好的利用电磁波。

关键词：电磁波；应用；日常生活；高中物理中图分类号：O241.82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0228-011 引言电磁波是在同相而且互相垂直的电场与磁场中产生的震荡粒子波，以波动的方式在交变电磁场的空间中传播。

电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等同于光速，由于电磁波在电场方向、磁场方向以及传播方向互相垂直，所以电磁波是横波。

电磁波由低频到高频的频谱依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、咖玛射线。

人眼能够接收到的电磁波称为可见光，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态。

不同频率的电磁波在不同领域发挥着巨大的价值，给人们生活带来了极大的便利，可谓人们生活若离开了电磁波，必将举步维艰。

2 电磁波在生活中应用2.1 电磁波在通讯通信领域应用在无线电广播中，广播中的声音信号转变为电信号，然后将这些电信号由高频振荡的电磁波向周围空间传播发射。

接收端的收音机，利用电磁波接收设备接收到这些电磁波后，会将接收的电磁波中的电信号转换为声音信号，因此收音机就能听到各种频段的广播了。

而在电视信号传播过程中，声音信号同样利用此种原理进行传播，唯一区别的是图像信号传播。

现代电视机发射系统中，摄像管的作用是摄取景物的图像并且将图像按照图像的明暗程度逐点变为强弱不同的电信号，然后用信号电流调制高频电流，最后将这些信号发射出去[1]。

然后这些电信号，包括声音和图像信号由高频振荡的电磁波向周围空间传播发射，接收机受到高频信号后，经过调谐、解调处理后的图像信号再发送至电视机中的显像管，显像管会将图像信号在荧光屏上扫描，从而电视机屏幕上便显示出于摄像管屏上相同的图像。