《交流电、电磁振荡电磁波》练习(一).pdf

交流电和电磁振荡电磁波是物理学中的重要概念，它们在电力系统、通信技术以及电子设备中都有着广泛的应用。以下是对这些知识点的详细说明： 1. **电磁波**：电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种能量传递方式，不需要介质就能在真空中传播。在所有介质中，电磁波的传播速度接近于真空中的光速，约为3×10^8米/秒。电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等多种类型，它们在不同领域有着各自的应用。 2. **交流电与直流电的功率关系**：一个电热器在直流电源上消耗的功率与交流电源上可能不同。如果交流电源的峰值电压与直流电压相等，由于交流电的瞬时值在正负之间变化，其有效值会小于峰值。因此，假设无功率损耗，交流电功率通常是直流功率的一半，即P1/P2 = 2:1。 3. **LC振荡电路**：LC振荡电路是电容器和电感器组成的电路，可以产生电磁振荡。图1中qt曲线表示电荷随时间的变化。在t1时刻，电容器充电完毕，磁场能最大；在t1到t2时间内，电流减小，电容器放电；在t2到t3时间内，电容器再次充电，电场能逐渐增大；在t4时刻，电容器的电场能最小，此时磁场能最大。 4. **交流电动势的产生**：线圈在匀强磁场中转动会产生正弦交流电动势。当t=0时，线圈位于中性面，此时磁通量最大，导线切割磁力线的速度最大，但感应电动势为零。在t=0.08s时，e达到最大值311V。 5. **变压器**：变压器是改变电压的电气设备，输入功率等于输出功率。输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比，而电流之比则与电压之比的倒数相等。题目中提到的机床变压器，输入、输出功率之比和电流强度之比分别是原、副线圈匝数的反比。 6. **输电线路的功率损耗**：在远距离输电中，输电线上损失的功率与电流的平方和输电线电阻成正比，即（P/U）^2 * r。根据欧姆定律，这个损耗可以表示为（U - U'）^2/r，其中U是输送电压，U'是负载端的电压。 7. **交流电动势的瞬时值和平均值**：当t=0时，感应电动势为正向最大值，磁通量为零，这表明初始相位在中性面下方。当t=0.05s时，线圈转过90°，磁通量为0.2Wb，根据磁通量和电动势的关系，可以计算出感应电动势的瞬时值表达式。在t=0.1s时，通过时间关系可得到瞬时值。在0到0.05s内，感应电动势的平均值可通过法拉第电磁感应定律计算。 8. **变压器的功率传输**：变压器没有功率损耗，原线圈和副线圈的功率之比等于它们的电流之比乘以电压之比，即I1/I2 = U2/U1。在给定的电路中，可以计算出R2上的发热功率和R3与R2发热功率相同时的电流比。 9. **变压器的匝数比**：要使用户端的灯泡正常发光，变压器原副线圈的匝数比应使得用户端电压等于灯泡的额定电压。考虑输电线上功率损耗，可以计算出两个变压器的原副线圈匝数比。 10. **调感选台**：调感式收音机通过改变调感线圈的自感系数来调整谐振频率。短波段振荡电容器的电容已知，可以根据调谐电路的谐振频率公式计算短波段电容器的电容。调感线圈的自感系数可以通过改变其绕组数或空心核心的尺寸来调节。 以上是对交流电、电磁振荡和电磁波相关知识的详细解析，涵盖了电磁波的特性、交流电的功率计算、LC振荡电路、变压器工作原理、输电线路的功率损耗以及调谐电路的基本概念。这些知识点是理解现代电力系统和通信技术的基础。