文档介绍：第12单元:交流电、电磁振荡、电磁波
[内容和方法]
本单元内容包括交流电、正弦交流电的图象、最大值、有效值、周期与频率、振荡电路,电磁振荡、电磁场,电磁波,电磁波的速度等基本概念,以及交流发电机及其产生正弦交流电的原理,变压器的原理,电能的输送方法、LC电路产生的电磁振荡的周期和频率等。
本单元涉及到的基本方法有利用空间想象的各种方法理解正弦交流电的产生原因和电磁振荡的物理过程,运用图象法理解并运用它来解决交流电和电磁振荡的判断、计算问题。从能量转化的观点出发来理解交流电的有效值问题和电磁振荡问题。
[例题分析]
在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不能从能的转化的角度理解有效值,致使出现乱套公式的问题;由于初始条件不清,对电磁振荡物理过程判断失误;不善于运用两个图象对一个物理过程进行动态分析。
例1 如图12-1所示,矩形线圈在外力的作用下,在匀强磁场中以ω=200πrad/s的角速度匀速转动,线圈的面积为100cm2,匝数n=500匝,负载电阻R=30Ω,磁场的磁感强度B=。交流电压表的示磁力矩的大小。
【错解分析】
错解一:

错解二:
解得M= N·m
错解一中用电流的有效值计算某一瞬间线圈的电磁力矩是错误的。

解法二中没有注意到另一个隐含条件“线圈平面与磁感线垂直时开始计时”而导致上当。
【正确解答】
本题有三个隐含条件:一为“瞬时”。二为线圈平面与磁感线垂直时开始计时,三为电路是纯电阻的电路。
M=nBISsinωt
解得:M=10N·m
【小结】
审题时要注意关键词的物理意义。并且能在头脑中把文字叙述的物以及线圈在此位置的受力情况,力臂情况标在图上。这样解题,就会言之有物,言之有据。
例2 图12-2表示一交流电的电流随时间而变化的图象,此交流电的有效值是: [ ]

【错解分析】错解:
平均值(如图12-3),

有效值才有这样的数量关系。本题所给的交流电的图象不是正弦交流电的图形,故该公式不适用此交流电。第二,交流电的最大值不是两个不同峰值的算术平均值。
【正确解答】
交流电的有效值是根据其热效应而定义的,它是从电流产生焦耳热相等的角度出发,使交流电与恒定电流等效。设交流电的有效值为I,
所以该交流电的有效值为
所以应选D。
【小结】
上两道题的小结等效是有条件的。请注意每一种等效方法的成立条件和适用范围。
例3 如图12-4所示,矩形线圈abcd在磁感强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′,以角速度ω=10πrad/s匀速转动,线圈共10匝,ab=0. 3m,bc= ,负载电阻R= 45Ω。求(l);(2)(设线圈从垂直中性面开始转动)
【错解分析】
错解一:
第一步,求电流的有效值,用有效值来计算热量。
电动势的最大值为
εm=2nBLv=nBSε=10×2×××10π=(V)
电流的有效值

=I2Rt=(J)
第二步,根据有效值求通过R上的电量,
q=It=1.