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。

②转子和定子：转动的部分称为转子，不动的部分称为定子。

(2)交流发电机的种类

①旋转电枢式发电机

电枢转动，磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。

②旋转磁极式发电机

磁极转动，而电枢不动的发电机，叫做旋转磁极式发电机。

③两种发电机的优缺点

旋转电枢式发电机经过裸露的滑环和电刷引到外电路，同时转动的电枢又不可能很大，产生的电压一般不超过500V。

旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。

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_msinωt

i＝I_msinωt

u＝U_msinωt

交变电流的最大值表达式

E_m＝NBSω

I_m＝

U_m＝I_mR＝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。

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

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＝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。

由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=。

例题：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。

解析：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则

m　

　 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。

例题： 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是　　

　　 A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射

　　 B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射

　　 C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射

　　 D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射

解析：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10^-7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了。因此本题应选A。

3、正确理解波粒二象性

波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。

⑵ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。

⑶光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。

⑷由光子的能量E=hν，光子的动量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量--频率ν和波长λ。

例题： 已知由激光器发出的一细束功率为P=0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为ρ=2.7×10³kg/m³，设激光束的光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？(计算中可取π=3，g=10m/s²)

解析：设每个激光光子的能量为E，动量为p，时间t内射到铝球上的光子数为n，激光束对铝球的作用力为F，铝球的直径为d，则有：光子能量和动量间关系是E = p c，铝球的重力和F平衡，因此　 F=　 ρgžπd³，由以上各式解得d=0.33mm。

2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著

1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。

4、光子论对光电效应的解释

　　　 金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。

3、光子说

(1)量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv

(2)光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。

　　　　　　　 即：E=hv

　　　 其中h为普郎克恒量h=6.63×10^－34JS

2、波动说在光电效应上遇到的困难

　　　 波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难