物理選修32知識(shí)點(diǎn)

1、互感和自感1、互感、互感電動(dòng)勢(shì)當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)。如在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間 ,且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間.2、利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的?；ジ鞋F(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，如收音機(jī)里的“磁性天線”利用互感現(xiàn)象可以把廣播電臺(tái)的信號(hào)從一個(gè)線圈傳送到另一個(gè)線圈。3、互感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的一種，同

2、樣遵守法拉第電磁感應(yīng)定律。知識(shí)點(diǎn)二、自感現(xiàn)象1、自感電動(dòng)勢(shì)當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，它周圍的磁場(chǎng)就隨著變化，并由此產(chǎn)生磁通量的變化，因而在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化，此電動(dòng)勢(shì)即自感電動(dòng)勢(shì)。注意： “阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對(duì)電流的變化起延遲作用。2、自感現(xiàn)象由于導(dǎo)體本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。3、自感電動(dòng)勢(shì)的大?。?）自感電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算，它正比于通電線圈中磁通量的變化率。具體地說：自感電動(dòng)勢(shì)正比于自身電流的變化，即，同時(shí)還與線圈的自感系數(shù)L有關(guān)，。（2）自感系數(shù)自感系數(shù) L由

3、線圈本身的特性決定，線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)就越大。線圈增加了鐵芯，自感系數(shù)就增大。自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是 H。常用單位還有：毫亨（m H） 微亨（H）4、自感電動(dòng)勢(shì)的作用根據(jù)楞次定律知，當(dāng)線圈中的電流增加時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻礙電流的增加，如圖甲所示；當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻礙電流減?。▓D乙）。概而言之，自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈自身電流的變化。 5、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用大的通電線圈在斷電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高壓放電現(xiàn)象，此現(xiàn)象得到了很多應(yīng)用，如日光燈啟動(dòng)、汽油機(jī)點(diǎn)火等，但高壓放電現(xiàn)象也會(huì)造成儀器、設(shè)備的破壞，

4、危及人身安全必須引起注意。由于自感的作用，通電線圈中的電流不能發(fā)生突變，也就是說自感使得線圈中的電流變大或減小用的時(shí)間變長(zhǎng)，起到“延時(shí)”作用，此現(xiàn)象在延時(shí)繼電器中得到應(yīng)用。 如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法中正確的是：（ ）A、合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮。B、合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮。C、斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A2立刻熄滅，A1過一會(huì)兒才熄滅。D、斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅解析：K接通電路瞬間，穿過L的磁通量也隨著增加，因而L中產(chǎn)生一個(gè)與電流相反的自感電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻

5、礙電流的增加（或者說讓電流慢慢增大），直到穩(wěn)定。所以與L串聯(lián)的燈A1是慢慢亮起來的。而燈A2中的電流是發(fā)生突變，所以A2先亮。當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，電流中的電流不再變化，因而L中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。又L電阻忽略不計(jì)，所以A1A2兩端電壓相等，一樣亮。故A正確，B錯(cuò)誤。K斷開瞬間，通過L的電流突然變小，磁通量也減小，因而L中產(chǎn)生一個(gè)與電流方向一致的自感電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)的作用是讓電流逐漸變?yōu)榱?，所以原電流在A1、L、A2組成的串聯(lián)電路沿逆時(shí)針方向通過，最后變?yōu)榱?。所以D正確，C錯(cuò)誤。要注意當(dāng)電路突然斷開時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流只是在原電流的大小的基礎(chǔ)上逐漸變小到零，決不會(huì)超過原電流的大小。因此本題中

6、，當(dāng) K斷開瞬間，A、B燈的亮度不會(huì)超過穩(wěn)定時(shí)的亮度。而在下圖所示電路中，當(dāng) K斷開瞬間，燈C卻更亮一下再熄滅，這是因?yàn)榫€圈L的電阻小于燈C的電阻，電路穩(wěn)定時(shí)有ILIC，當(dāng)K斷開時(shí)，自感電流由右向左通過燈C，瞬間電流超過燈C原先穩(wěn)定時(shí)的電流，所以燈C先亮一下再熄滅。思考：在斷電自感中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論。開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，開關(guān)斷開時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成電能。 知識(shí)點(diǎn)三、渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1渦流：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在金屬塊中產(chǎn)生的旋渦式的電流叫做渦流。渦流

7、現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種情況，是由于穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，在金屬塊內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而使金屬塊內(nèi)自成閉合回路中有電流產(chǎn)生，因此渦流產(chǎn)生也是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種，它的形成也遵從電磁感應(yīng)規(guī)律。它的特殊之處在于感應(yīng)電流不是在線狀回路中產(chǎn)生，而是在塊狀金屬中產(chǎn)生。 2、渦流的防止由于渦流在導(dǎo)體中產(chǎn)生熱量，浪費(fèi)能量，在變壓器和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中應(yīng)盡力避免。如圖 1所示，把絕緣導(dǎo)線繞在塊狀鐵芯上，當(dāng)變化的電流通過導(dǎo)線時(shí)，穿過鐵芯的磁通量不斷變化，鐵芯中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，使鐵芯大量發(fā)熱，浪費(fèi)大量的電能。為了減少渦流損失，通常用的方法是：增大鐵芯的電阻率同時(shí)用多層彼此絕緣的薄硅鋼片疊合成鐵芯。如圖 2所示。

8、這樣，渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大大減弱，渦流損失大大降低。鐵芯采用硅鋼片，是因?yàn)檫@種鋼比普通鋼的電阻率大，可以進(jìn)一步減少渦流損失，硅鋼的渦流損失只有普通鋼的1/51/4。圖中電流和磁場(chǎng)方向是瞬間情況的示意 3、渦流的運(yùn)用在金屬內(nèi)感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng)。利用渦流的熱效應(yīng)可制成真空冶煉爐，冶煉高質(zhì)量合金；制成炊具電磁爐等。這種加熱方法與用燃料加熱相比有很多優(yōu)點(diǎn)：非接觸式加熱，熱源和受熱物件可以不直接接觸；加熱效率高，速度快，可以減小表面氧化現(xiàn)象；容易控制溫度，提高加工精度；可實(shí)現(xiàn)局部加熱；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；可減小占地、熱輻射、噪聲和灰塵。 4電磁阻尼（1）當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

9、時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。（ 2）電磁阻尼的運(yùn)用：可以用來電磁制動(dòng)，如電流表的線圈要繞在鋁框上，鋁框就是起這個(gè)作用的。當(dāng)被測(cè)電流通過線圈時(shí)，線圈帶動(dòng)指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動(dòng)。鋁框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦流，磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流的作用力阻礙它們的擺動(dòng)，于是使指針能很快地穩(wěn)定指到示數(shù)位置上。5電磁驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體或閉合電路運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體中形成渦流或在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到的安培力，使導(dǎo)體或閉合線圈沿著磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)（也可能轉(zhuǎn)動(dòng)），這就是電磁驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)就是電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)際運(yùn)用。說明：無論是電磁阻尼還是電磁驅(qū)動(dòng)都是電磁感應(yīng)

10、現(xiàn)象伴隨的力學(xué)效應(yīng)。 規(guī)律方法指導(dǎo)1、電路中由于本身電流變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的變化。當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向一致，作用是讓電流逐漸變小，不產(chǎn)生突變；當(dāng)電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反，作用是讓電流逐漸變大，不產(chǎn)生突變。2、自感電動(dòng)勢(shì)大小可用公式=L計(jì)算，其中L為自感系數(shù)，由線圈本身的性質(zhì)決定（如線圈的匝數(shù)、長(zhǎng)度、截面積，以及線圈中是否有鐵芯等）。3、由于自感電動(dòng)勢(shì)的存在，在電路接通、斷開或電阻發(fā)生變化時(shí)，電路中的電流會(huì)產(chǎn)生滯后效應(yīng)。一旦電路穩(wěn)定了，自感電動(dòng)勢(shì)消失。4、自感現(xiàn)象中要弄清楚通電和斷電自感兩個(gè)基本問題，分析此類題型時(shí)

11、，一要把握電路結(jié)構(gòu)，二要弄清自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)原電路的影響。（1）與線圈串聯(lián)的燈泡在通電瞬間亮度的變化當(dāng)通過線圈的電流增大時(shí)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，在線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律可得自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電流的變化，當(dāng)通過線圈的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的增大，使電流增大得慢一些，由此可推知與線圈串聯(lián)的燈泡在通電的瞬間因線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，所以燈泡的亮度是逐漸變亮的。 （2）與線圈并聯(lián)的燈泡在斷電的瞬間的亮度的變化當(dāng)燈泡與自感線圈并聯(lián)，如圖所示，令燈泡的電阻為 ，線圈的電阻為，S閉合時(shí)通過燈泡和線圈的電流分別為和。當(dāng)S斷開時(shí)，立即減少到零，則由此時(shí)大

12、小逐漸減小到零，且此時(shí)線圈與燈泡組成一個(gè)閉合回路，流過燈泡的電流方向變?yōu)閺挠蚁蜃蟆Ｒ蚨鵁衾^續(xù)發(fā)光一段時(shí)間后才熄滅。那么是否一定會(huì)出現(xiàn)閃亮的情況呢？這就須比較和的大小了。如，則，故當(dāng)斷開K瞬間，燈突然亮一下然后才逐漸熄滅，此時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮的情況。如 ，則i1i2，故當(dāng)斷開K瞬間，燈突然變暗了少許，然后逐漸熄滅。如 ，則，故當(dāng)斷開K瞬間，燈既不突然變亮，也不突然變暗，只是逐漸熄滅。由以上分析我們知道出現(xiàn)斷電自感時(shí)不一定就會(huì)出現(xiàn)閃亮的情況，是否有閃亮情況應(yīng)根據(jù)通過燈泡中電流的大小進(jìn)行比較再加以判定。 （3）直流電阻不計(jì)的線圈在通電和斷電的瞬間因自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流變化的阻礙作用，可以視為線圈中有“電阻”

13、存在，在電路穩(wěn)定時(shí)，電流沒變化，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)與它并聯(lián)的燈泡被短路。經(jīng)典例題透析類型一：自感現(xiàn)象的分析1、一個(gè)線圈的電流強(qiáng)度在均勻增大，則這個(gè)線圈的（）A、自感系數(shù)也將均勻增大B、自感電動(dòng)勢(shì)也將均勻增大C、磁通量也將均勻增大D、自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)都不變。解析：線圈的自感系數(shù)取決于線圈本身的特性，故線圈的自感系數(shù)不會(huì)改變。當(dāng)線圈中的電流均勻變化時(shí)，說明電流的改變是 I與時(shí)間t的比值是確定不變的，即是一定值，故自感電動(dòng)勢(shì)=L是不變的，可見D是正確的；由于是不變的，而 =n，故是不變的，說明磁通量的變化是均勻的，所以C也是正確的。答案：CD2、如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，且其電阻可

14、以忽略不計(jì)，L1、L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，隨著開關(guān)S閉合和斷開的過程中，L1、L2的亮度變化情況是（燈絲不會(huì)斷）（ ）A、S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開，L2立即不亮，L1逐漸變亮B、S閉合，L1亮度不變，L2很亮；S斷開，L1、L2立即不亮C、S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才滅D、S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才滅解析：當(dāng)S接通，L的自感系數(shù)很大，對(duì)電流的阻礙作用較大，L1和L2串接后與電源相連，L1和L2同時(shí)亮。隨著L中電流的增大

15、，L的直流電阻不計(jì)，L的分流作用增大，L1的電流逐漸減小為零，由于總電阻變小，總電流變大，L2的電流增大，L2燈亮得更亮。當(dāng)S斷開，L2中無電流，立即熄滅，而電感L將要維持本身的電流不變，L與L1組成閉合電路，L1燈要亮一下后再熄滅，綜上所述，選項(xiàng)D正確。答案：D總結(jié)升華：當(dāng)電路中有電感L時(shí)，若電路中的電流發(fā)生變化，電感L的作用總是阻礙電流的變化；當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，電感L相當(dāng)于一段導(dǎo)體；若電感L中有直流電阻，則相當(dāng)于電阻的作用；若無直流電阻，則它相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線，正確分析電感L在電路中的作用，應(yīng)緊扣這些特點(diǎn)。【變式】如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小，且小于燈泡A的電阻，接通

16、S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則（ ）A、在電路甲中，斷開S后，A將逐漸變暗B、在電路甲中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才漸暗C、在電路乙中，斷開S后，A將逐漸變暗D、在電路乙中，斷開S后，A將先變得更亮，然后漸暗解析：（a）電路中，燈A和線圈L串聯(lián)電流相同，斷開S時(shí)，線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙原電流的減小，通過R、A形成回路，逐漸變暗，A正確。（b）電路電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開S時(shí)，電源不給燈供電，而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流比原來大，變得更亮，然后逐漸變暗，D正確。答案：AD3、如圖所示，A和B是

17、電阻為R的電燈，L是自感系數(shù)較大的線圈，當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法中，正確的是：（）A、B燈立即熄滅 B、A燈將比原來更亮一些后再熄滅C、有電流通過B燈，方向?yàn)閏d D、有電流通過A燈，方向?yàn)閎a解析：對(duì)斷電自感現(xiàn)象，要根據(jù)自感線圈總是阻礙自感電流的變化進(jìn)行判斷。S1斷開前通過兩燈的電流強(qiáng)度相同，兩燈兩端電壓也相同，即Uab=Ucd，因串聯(lián)電路UR，故Rab=Rcd，由此可知電路穩(wěn)定時(shí)L的電阻也為R，由于L與燈A是并聯(lián)，故它們的電流均為I=。S1斷開后，由于L的作用電流將逐漸減小，這一電流不會(huì)通過B燈，而只通過A燈，方向ba，

18、它只能使A燈遲一些熄滅，而不能使A燈更亮，故A、D正確。答案：AD總結(jié)升華：分析自感現(xiàn)象時(shí)要把握電路結(jié)構(gòu)，弄清自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)原電路的影響。要注意出現(xiàn)斷電自感時(shí)不一定就會(huì)出現(xiàn)閃亮的情況，是否有閃亮情況應(yīng)根據(jù)通過燈泡中電流的大小進(jìn)行比較再加以判定。舉一反三【變式一】如圖，L為一純電感線圈（即電阻為零），R是一燈泡。下列說法正確的是：（）A、開關(guān)S接通瞬間無電流通過燈泡；B、開關(guān)S接通后電路穩(wěn)定時(shí)，無電流通過燈泡；C、開關(guān)S斷開瞬間無電流通過燈泡；D、開關(guān)S接通瞬間及接通后電路穩(wěn)定時(shí)，燈泡中均有從a到b的電流，而在開關(guān)S斷開瞬間，燈泡中有從b到a的電流。解析：開關(guān)S接通瞬間，燈泡中立即有從a到b的電流

19、；而與R并聯(lián)的線圈L中的電流由于自感作用，它逐漸增大。開關(guān)S接通后電路穩(wěn)定時(shí)，線圈中的電流達(dá)到了最大且不再變化。由于線圈的電阻為零，故其對(duì)電流無阻礙作用，燈泡被短路，燈泡中無電流通過。 開關(guān) S斷開瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中的電流逐漸減小。自感電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的電流在L、R構(gòu)成的回路中，是由b經(jīng)電燈泡R流向a。答案：B【變式二】2011北京卷 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦

20、想找不出原因你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 ()A電源的內(nèi)阻較大 B小燈泡電阻偏大C線圈電阻偏大 D線圈的自感系數(shù)較大解析： 電路達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，設(shè)通過線圈L和燈A的電流分別為I1和I2，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流I2立即消失，但是線圈L和燈A組成了閉合回路，由于L的自感作用，I1不會(huì)立即消失，而是在回路中逐漸減弱并維持短暫的時(shí)間，通過回路的電流從I1開始衰減，如果開始I1I2，則燈A會(huì)閃亮一下，即當(dāng)線圈的直流電阻RLRA時(shí)，會(huì)出現(xiàn)燈A閃亮一下的情況；若RLRA，得I1I2，則不會(huì)出現(xiàn)燈A閃亮一下的情況綜上所述，只有C項(xiàng)正確類型二：互感現(xiàn)象4、M和N是繞在一個(gè)環(huán)形鐵芯上的兩個(gè)線圈，繞法和線路如

21、圖所示，現(xiàn)將開關(guān)K從a處斷開，然后合向b處，在此過程中，通過R2的電流方向是：A、先由c流向d，后又由c流向d B、先由c流向d，后又由d流向cC、先由d流向c，后又由d流向c D、先由d流向c，后又由c流向d解析：開關(guān)K從接a到斷開和從斷開到接b這兩過程，鐵芯中的磁場(chǎng)均發(fā)生變化，在N線圈中均產(chǎn)生感應(yīng)電流，在K從接a到斷開的瞬間，鐵芯中由原來具有順時(shí)針方向的磁場(chǎng)到磁場(chǎng)為零。N線圈的磁通要減小，N線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流，在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)按楞次定律判斷應(yīng)和原磁場(chǎng)方向相同（也是順時(shí)針方向），再運(yùn)用安培定則判斷，通過R2的電流方向是由c流向d，在開關(guān)K從斷開到接b的瞬間，環(huán)形鐵芯中由原磁場(chǎng)為零變至有

22、一個(gè)逆時(shí)針方向的磁場(chǎng)，按楞次定律判斷應(yīng)與原增大的磁場(chǎng)方向（逆時(shí)針方向）相反（即順時(shí)針方向）。所以這時(shí)N線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過R2的方向還是由c流向d。答案：A總結(jié)升華：本題N線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流是瞬間電流。當(dāng)開關(guān)K接通a（或接通b）后，雖然鐵芯中有磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)無變化，則N線圈就不再產(chǎn)生感應(yīng)電流。舉一反三【變式】如圖中T是繞有兩組線圈的閉合鐵芯，線圈的繞向如圖所示，D是理想的二極管，金屬棒ab可在兩平行的金屬導(dǎo)軌上沿導(dǎo)軌滑行，磁場(chǎng)（勻強(qiáng)）方向垂直紙面向里，若電流計(jì)G中有電流通過，則ab棒的運(yùn)動(dòng)可能是A向左勻速運(yùn)動(dòng) B向右勻速運(yùn)動(dòng) C向左勻加速運(yùn)動(dòng) D向右勻加速運(yùn)動(dòng)解析：導(dǎo)體棒只有做變速運(yùn)動(dòng)才能在原

23、線圈中產(chǎn)生變化的電流，進(jìn)而在閉合鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得G中有電流通過，再由楞次定律知，導(dǎo)體棒向做加速運(yùn)動(dòng)或者向右減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，副線圈的上端為高電勢(shì)端，二極管加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)副線圈中有電流通過，所以選C正確。答案：C類型三：渦流自感現(xiàn)象的分析5、如圖所示，把一個(gè)閉合的輕質(zhì)鋁框放在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體和鋁框都可以繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁體時(shí)，鋁框也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來；當(dāng)突然將轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體制動(dòng)，鋁框也會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。試解釋上述現(xiàn)象。 解析：本題可以依據(jù)楞次定律來分析。當(dāng)蹄形磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過鋁框的磁通量發(fā)生改變，則鋁框中就要產(chǎn)生感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流必然會(huì)阻礙相

24、對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以鋁框也會(huì)跟著蹄形磁體同向轉(zhuǎn)動(dòng)(以阻礙磁通量的改變)。這種現(xiàn)象稱之為電磁驅(qū)動(dòng)。當(dāng)蹄形磁體突然制動(dòng)時(shí)，鋁框由于慣性還要運(yùn)動(dòng)，但這時(shí)鋁框的運(yùn)動(dòng)同樣會(huì)使鋁框內(nèi)磁通量發(fā)生改變，鋁框同樣會(huì)有感應(yīng)電流，并且會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故而鋁框也能立即停下來。這種現(xiàn)象稱之為電磁阻尼。 總結(jié)升華：在學(xué)習(xí)渦流現(xiàn)象時(shí)，主要要從楞次定律出發(fā)去理解，即感應(yīng)電流總是阻礙原磁場(chǎng)和線圈(金屬塊)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而就有電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼的應(yīng)用。 6、桌面上放一銅片，一條形磁鐵的N極自上而下接近銅片的過程中(下圖)，銅片對(duì)桌面的壓力 () A、增大 B、減小 C、不變 D、無法判斷是否變化 解析：磁鐵的N極接近時(shí)，自上而下穿過銅片

25、的磁通量增大，在銅片內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流(如下圖)，阻礙磁鐵接近。根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵對(duì)銅片有同樣大小的作用力，使銅片增加對(duì)桌面的壓力。答案：A說明：如果磁通變化很快，由于銅片電阻很小，銅片產(chǎn)生的渦流也會(huì)達(dá)到很大值，并使銅片發(fā)熱。舉一反三【變式】在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵如下圖示?，F(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速向磁鐵滑去。各物塊在未碰上磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況將是 ( ) A、都做勻速運(yùn)動(dòng) B、甲、乙做加速運(yùn)動(dòng) C、甲、乙做減速運(yùn)動(dòng) D、乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng)解析：本題容易誤解選A是出于如下考慮：因?yàn)殂~、鋁、有機(jī)玻璃都屬非鐵磁性物質(zhì)，它們?cè)诖艌?chǎng)里不能被

26、磁化，因而不會(huì)受到磁鐵的引力，故作勻速運(yùn)動(dòng)。 但是，銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時(shí)，穿過它們的磁通量發(fā)生改變，因此，在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 I，如下圖，形成渦流。既有感應(yīng)電流形成，則感應(yīng)電流的效果對(duì)產(chǎn)生它的原因總起阻礙作用，所以，銅塊、鋁塊向磁鐵的運(yùn)動(dòng)會(huì)受阻而減速。有機(jī)玻璃為非金屬，不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，速度不發(fā)生變化。正確選項(xiàng)為 C。 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 知識(shí)點(diǎn)一：直流電和交流電要點(diǎn)詮釋：1直流電電流的方向不隨時(shí)間變化的電流或電壓叫做直流電。直流電可以分為：脈動(dòng)直流電和恒定電流兩種形式。脈動(dòng)直流電：電流或電壓的大小隨時(shí)間發(fā)生變化，但方向不發(fā)生變化，如圖甲、乙所示。恒定電流（或恒定電壓）：電流或電壓的

27、大小和方向都不隨時(shí)間發(fā)生變化，如圖丙、丁。2交流電電路中的電流大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化，這樣的電流叫交變電流，簡(jiǎn)稱交流（AC）。實(shí)際應(yīng)用中，交變電流有不同的變化規(guī)律，常見的有以下幾種，如圖所示。知識(shí)點(diǎn)二：正弦交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律1實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一個(gè)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在線圈中產(chǎn)生正弦交流電。注意如下幾點(diǎn)：線圈所在空間的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；線圈的兩個(gè)端分別固定在完整的滑環(huán)L、K上，碳刷F和E各自與L、K始終相接，也就是說，每個(gè)碳刷始終和線圈的同一個(gè)端相接對(duì)外供電。（這是與直流發(fā)電機(jī)所不同的地方）。2正弦交流電方向變化的位置中性面（1）中性面：

28、線圈平面與磁感線垂直的位置，如上圖中甲、丙線圈所在平面即為線圈中性面。（2）中性面的特點(diǎn)線圈的各邊都不切割磁感線，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流產(chǎn)生。線圈每經(jīng)過一次中性面，電流的方向就改變一次，線圈每轉(zhuǎn)一周電流方向改變2次。在中性面處線圈包圍的磁通量最大，但其變化率。3正弦交流電電動(dòng)勢(shì)最大的位置與中性面垂直的位置如上圖乙、丁線圈所在位置。（1）與中性面垂直的位置的特點(diǎn)由于磁場(chǎng)與線圈平面平行，所以磁通量為零，但是磁通量的變化率卻最大，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大。（2）此位置線圈的AB邊和CD邊的速度方向與磁感線垂直線圈遠(yuǎn)離此位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小。4正弦交流電：電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓隨時(shí)間的變化

29、規(guī)律（1）正弦交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式（從中性面開始計(jì)時(shí)） 其中i、u、e分別表示電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值，Im、Um、Em分別表示電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)的最大值。（2）正弦交變電流的圖象如圖：（3）對(duì)正弦交變電流的圖象的理解正弦交變電流隨時(shí)間變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如圖所示： 從圖象中可以解讀到以下信息：交變電流的最大值Im、Em、周期T。因線圈在中性面時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時(shí)刻。找出線圈平行磁感線的時(shí)刻。判斷線圈中磁通量的變化情況。分析判斷i、e隨時(shí)間的變化規(guī)律。知識(shí)點(diǎn)三：正弦交流電瞬時(shí)值

30、表達(dá)式的推導(dǎo)過程及求解步驟要點(diǎn)詮釋：1交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo)設(shè)線圈從中性面起經(jīng)時(shí)間t轉(zhuǎn)過角度，則=t， 此時(shí)兩邊ab、cd速度方向與磁感線方向的夾角分別為和（180t），如圖所示：它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同向相加，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 因?yàn)?，代入上式中得：。?duì)純電阻電路，設(shè)閉合電路總電阻為R，由歐姆定律得閉合回路的電流瞬時(shí)值。此時(shí)加在電路的某一段電阻R上的電壓瞬時(shí)值：。2求解交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的步驟確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)是從哪個(gè)位置開始計(jì)時(shí)。確定表達(dá)式是正弦還是余弦。確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度及N、B、S等。求出峰值Em，寫出表達(dá)式，代入角度求瞬時(shí)值。知識(shí)點(diǎn)四：描述交流電的物理量要點(diǎn)詮釋：1描述交變電流大小

31、的物理量（1）峰值：交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值，峰值可以用來表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的高低，但不適于用來表示交流電產(chǎn)生的熱量或轉(zhuǎn)化為多少其它形式的能。峰值在實(shí)際中有一定的指導(dǎo)意義，所有使用交變電流的用電器，其最大耐壓值應(yīng)大于其使用的交變電壓的峰值，電容器上的標(biāo)稱電壓值是電容器兩極間所允許施加電壓的最大值。（2）有效值：使交變電流和直流電通過相同阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗟葧r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交變電流的有效值。在沒有特別說明時(shí)，通常所說的交變電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)都是指有效值，交流電流表測(cè)量的值也是有效值，交流用電設(shè)備銘牌標(biāo)出的電壓、電流值也是指有效值。正弦交變

32、電流的有效值與最大值之間的關(guān)系：，。（3）瞬時(shí)值：交流電的瞬時(shí)值反映的是不同時(shí)刻交變電流的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，不同時(shí)刻瞬時(shí)值不同。（4）平均值：其數(shù)值可以用計(jì)算。注意某段時(shí)間內(nèi)的交流電的平均值不等于這段時(shí)間始末時(shí)刻瞬時(shí)值的算術(shù)平均值。對(duì)有效值的說明：有效值是根據(jù)直流電和交流電的熱效應(yīng)等效定義的，旨在描寫一個(gè)變化的交流電能量轉(zhuǎn)化情況。，僅適用于正弦交流電，對(duì)其它變化形式的交流電則不適用。等關(guān)系適用于正弦交流電長(zhǎng)時(shí)間作用的效果，即，若tT時(shí)，只有在，t=T或者從i=0到i=Im的、的時(shí)間內(nèi)成立。2描寫交流電變化快慢的物理量（1）周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，用T表示，單位

33、是秒（s）。（2）頻率：1 s內(nèi)交變電流完成周期性變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲（Hz）。（3）周期T、頻率f、線圈的轉(zhuǎn)速n及的關(guān)系，（n的單位取r / s）知識(shí)點(diǎn)五：電感、電容對(duì)交變電流的影響要點(diǎn)詮釋：1電感對(duì)交變電流的阻礙作用（1）對(duì)比法實(shí)驗(yàn)探究如圖，把線圈L與白熾燈串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上。取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等。觀察兩種情況下燈泡的亮度。 （2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)，燈泡亮度大；接通交流電源時(shí)，燈泡亮度小。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用。電感對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗表示，線圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，

34、阻礙作用就越大，感抗也就越大。（4）電感線圈的特性及應(yīng)用特性：通直流阻交流。應(yīng)用：低頻扼流圈：通直流阻交流，線圈的自感系數(shù)很大。高頻扼流圈：通低頻阻高頻，線圈的自感系數(shù)較小。日光燈鎮(zhèn)流器：日光燈正常工作時(shí)，起降壓限流作用。2電容器對(duì)交流電的阻礙作用（1）對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究如圖所示，把白熾燈和電容器串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，觀察燈泡的發(fā)光情況。把電容器從電路中取下來，使燈泡直接與交流電源相連，再觀察燈泡的發(fā)光情況。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電路中串有電容器時(shí)，接通直流電源，燈泡不亮；接通交流電源，燈泡亮；把電容器從電路中取下來，使燈泡直接與交流電源相連，燈泡要比接有電容器時(shí)更亮。（

35、3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論電容對(duì)交流電有阻礙作用，這個(gè)阻礙作用用容抗表示。關(guān)于容抗：表示電容對(duì)交變電流阻礙作用的大小。大小由電容器的電容和交變電流的頻率決定。電容越大，交變電流的頻率越高，容抗就越小。若用XC表示容抗，C表示電容器的電容，f表示交變電流的頻率，則有。（說明：對(duì)于容抗的公式，只要求作定性的解釋，不要求作定量的計(jì)算）容抗的單位是歐姆，在交變電路中類似于一個(gè)電阻。（4）電容的特性和應(yīng)用特性：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻。應(yīng)用：放大器的級(jí)間耦合，稱為耦合電容，用來傳遞經(jīng)過放大了的交流信號(hào)。過濾脈動(dòng)直流電的高頻成份，稱為濾波電容。規(guī)律方法指導(dǎo)1正弦交流電的三要素（1）最大值：，其中v表示線圈切割磁感

36、線的線速度，表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程的最大磁通量。（2）角速度：（3）初相位：計(jì)時(shí)起點(diǎn)t=0時(shí)刻線圈平面與中性面所夾的角。（表示線圈的初位置）說明：三要素明確之后，正弦交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式便可以順利地寫出，即。2將正弦交流電產(chǎn)生過程中線圈的位置、表示變化規(guī)律的圖象上的點(diǎn)、解析式的值三者對(duì)應(yīng)起來形成對(duì)正弦交流電的狀態(tài)和變化規(guī)律的準(zhǔn)確、完整的認(rèn)識(shí)。3理解中性面的特殊意義e=0，i=0，但最大。 。是交流電方向變化的位置。（對(duì)于日常使用的正弦交流電f=50 Hz，方向每秒鐘改變100次）4對(duì)交變電流的有效值的理解（1）交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)（電流通過電阻生熱）進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要

37、緊扣電流通過電阻生熱（或熱功率）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”一般要取一個(gè)周期的時(shí)間。半周期對(duì)稱的可取半周期。（2）常見的幾種交流電的有效值交變電流名稱交變電流圖樣有效值正弦式交變電流正弦半波交變電流正弦單向脈動(dòng)電流矩形脈動(dòng)電流非對(duì)稱性交變電流在高中階段能計(jì)算有效值的非正弦交流問題主要有以下兩類：（1）各段時(shí)間內(nèi)電流的大小有各自不變的值，且有周期性。（2）某段時(shí)間電流按正弦規(guī)律變化，且這段時(shí)間內(nèi)電流完成整數(shù)個(gè)由零到最大值的變化，且這種變化情況有周期性。建議同學(xué)們對(duì)上述交流電，根據(jù)有效值的定義，分別計(jì)算它們的有效值，并與表中數(shù)值對(duì)照！5交變電流的有效值和平均值的區(qū)別（1）物理意義不同交流有效值是根

38、據(jù)熱效應(yīng)規(guī)定的，即跟交流的熱效應(yīng)相等的直流電的值為交流的有效值，在計(jì)算熱量、電功率時(shí)，應(yīng)用此有效值；交流的平均值是交流圖象中波形對(duì)時(shí)間軸所圍的面積跟時(shí)間的比值，由于對(duì)時(shí)間所圍面積的大小表示這段內(nèi)通過的電荷量，因此計(jì)算通過導(dǎo)體的電荷量時(shí)，應(yīng)用交流電的平均值。平均值的計(jì)算須用和計(jì)算。（2）計(jì)算方法不同例如單匝線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交流電，當(dāng)線圈從中性面轉(zhuǎn)過90角的過程中，其有效值為，其電動(dòng)勢(shì)的平均值。由此可知在計(jì)算中不能用有效值來代替平均值，平均值也不能代替有效值。6電阻、容抗和感抗的對(duì)比電阻感抗容抗產(chǎn)生原因定向移動(dòng)的自由電荷與不動(dòng)的離子間的碰撞由于電感線圈自感現(xiàn)象阻礙電流的變化電容器兩極

39、板上積累的電荷對(duì)這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗作用在電路中的特點(diǎn)對(duì)直流、交流均有阻礙作用只對(duì)變化的電流有阻礙作用不能通直流，只通變化的電流。對(duì)直流的阻礙作用無限大，對(duì)交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大決定因素由導(dǎo)體本身（長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料）決定，與溫度有關(guān)，由導(dǎo)體本身的自感系數(shù)和交流電的頻率決定，由電容的大小和電流的頻率決定，電能的轉(zhuǎn)化與做功電流通過電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能和磁場(chǎng)能往復(fù)轉(zhuǎn)化電能和電場(chǎng)能往復(fù)變化變壓器及電能的輸送知識(shí)點(diǎn)一：變壓器的構(gòu)造和工作原理1變壓器的構(gòu)造：（以單相變壓器為例）閉合鐵芯用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片疊合而成，用來提供原線圈共同的封閉的磁路。原線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)認(rèn)為全部通

40、過閉合鐵芯。彼此絕緣的硅鋼片是用來減少渦流造成電能的損失。原線圈（又叫初級(jí)線圈）和副線圈（又叫次級(jí)線圈）原副線圈大都由絕緣銅導(dǎo)線繞制而成，套在閉合鐵芯上。有大電流的線圈銅導(dǎo)線的截面積要大一些。其它部分大功率變壓器要放在盛有絕緣油的鋼筒內(nèi)，并帶有散熱管，以便有效地將原副線圈以及鐵芯中產(chǎn)生的焦耳熱釋放出去，防止溫度過高燒壞變壓器，同時(shí)提高線圈間的絕緣性能。2變壓器的構(gòu)造和工作原理簡(jiǎn)而言之：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的互感原理制成并改變交流電壓和電流的。具體說來：當(dāng)原線圈中通有交變電流時(shí)就會(huì)在閉合鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，這個(gè)變化的磁通量完全穿過繞在同一鐵芯上的副線圈，便在副線圈中產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如

41、果副線圈上接有負(fù)載構(gòu)成閉合回路，那么副線圈中便產(chǎn)生了感應(yīng)電流。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量反過來影響原線圈在閉合鐵芯中的磁通量，如此相互作用實(shí)現(xiàn)電能從原線圈轉(zhuǎn)移到副線圈，同時(shí)獲得所需要的電壓和電流。說明：變壓器只能改變變化的電流或電壓，不能改變恒定電流或電壓！知識(shí)點(diǎn)二：理想變壓器變壓、變流的規(guī)律要點(diǎn)詮釋：1實(shí)際變壓器從副線圈輸出電能的功率P出=I2U2小于從原線圈輸入電能的功率P入=I1U1，即P出P入，變壓器在傳輸電能的過程中有電能損失。能量損耗的原因：原副線圈中有電阻，當(dāng)有電流通過時(shí)發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為熱。鐵芯中不可避免的存在渦流，使輸入的電能轉(zhuǎn)化為熱。原副線圈及鐵芯都存在漏磁現(xiàn)象，有一部分磁場(chǎng)不通過

42、鐵芯引起感應(yīng)電流。2理想變壓器從副線圈輸出電能的功率P出=I2U2等于輸入電能的功率P入=I1U1；即P出=P入或?qū)懗蒛1I1=U2I2。對(duì)于副線圈不只一個(gè)的情形，I1U1=I2U2+I3U3+說明：理想變壓器是一個(gè)理想化模型，是實(shí)際變壓器的一種簡(jiǎn)化，因?yàn)榇笮妥儔浩麟娔軅鬏斝识己芨?，忽略了很小部分的能量損失，使問題的分析討論更加簡(jiǎn)單。理想變壓器忽略了在原副線圈、鐵芯中的電能損失，忽略了線圈和鐵芯的漏磁現(xiàn)象。理想變壓器的重要特點(diǎn)是：a通過原線圈的磁通量和通過副線圈的磁通量相等，即 。b。3理想變壓器變壓、變流規(guī)律推導(dǎo)與討論（1）電動(dòng)勢(shì)關(guān)系由于互感現(xiàn)象，沒有漏磁，原、副線圈中具有相同的磁通量的變

43、化率。如圖根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，原線圈中，副線圈中，所以有。（2）電壓關(guān)系由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1=E1，副線圈兩端的電壓U2=E2，所以。無論副線圈一端是空載還是有負(fù)載，都是適用的。輸出電壓U2僅由輸入電壓U1和原、副線圈的匝數(shù)比共同決定，即，與負(fù)載個(gè)數(shù)、電阻大小無關(guān)。若變壓器有兩個(gè)副線圈，則有。所以有，或。據(jù)知，當(dāng)n2n1時(shí)，U2U1，這種變壓器稱為升壓變壓器；當(dāng)n2n1時(shí)，U2U1，這種變壓器稱為降壓變壓器。（3）功率關(guān)系：由于理想變壓器，不考慮能量損失。（4）電流關(guān)系：當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，由功率關(guān)系I1U1=I2U2得：同理當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)由I1U1=I2U

44、2+I3U3+得：I1n1=I2n2+I3n3+知識(shí)點(diǎn)三：變壓器分類與用途1按照變壓器使用目的來分，可分為（1）變壓：升壓變壓器和降壓變壓器（2）變流：使輸出電流變大或變小（3）變阻抗：使輸出阻抗變大或變?。ù俗饔迷诟咧须A段討論較?。?按用途可以分為：（1）可調(diào)變壓器：自耦變壓器便是其中的一種。（2）固定變壓器：只能輸出固定電壓。（3）互感器：測(cè)量高電壓、大電流的變壓器分類：電壓互感器（如圖甲）和電流互感器（如圖乙）。電壓互感器：如圖甲所示，原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表?；ジ衅鲗⒏唠妷鹤?yōu)榈碗妷?，通過電壓表測(cè)低電壓，結(jié)合匝線比可計(jì)算出高壓電壓的電壓值。電流互感器：如圖乙所示，原線圈串

45、聯(lián)在待測(cè)高電流電路中，副線圈接電流表?；ジ衅鲗⒋箅娏髯兂尚‰娏?，通過電流表測(cè)出小電流，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出大電流電路的電流值。知識(shí)點(diǎn)四：理想變壓器各物理量變化的決定因素要點(diǎn)詮釋：當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時(shí)，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，確定其他物理量變化時(shí)，可依據(jù)下列原則判定：1輸入電壓U1決定輸出電壓U2這是因?yàn)檩敵鲭妷?，?dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2不會(huì)改變。2輸出電流I2決定輸入電流I1在輸入電壓U1一定的情況下，輸出電壓U2也被完全確定。當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，I2減小，則I1相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，I2增大，則I1相應(yīng)增大，在使用變壓器時(shí)，不能使變壓器次級(jí)短路。3輸

46、出功率P2決定輸入功率P1理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等，即P2=P1，在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，I2減小，則變壓器輸出功率P2=I2U2減小，輸入功率P1也將相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，I2增大，變壓器的輸出功率P2=I2U2增大，則輸入功率P1也將增大。知識(shí)點(diǎn)五：輸電導(dǎo)線上的功率（電能）損失和減小損失的方法要點(diǎn)詮釋：1輸送電能的基本要求（1）可靠：電路可靠工作少有故障。（2）保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量電壓和頻率穩(wěn)定。（3）經(jīng)濟(jì)：線路建造和運(yùn)行費(fèi)用低，電能損耗少。2輸電導(dǎo)線上的功率損失（1）輸電導(dǎo)線上的功率損失由于輸電導(dǎo)線有電阻，在輸電過程中必有一部分電能要轉(zhuǎn)化成熱能而

47、損失掉，設(shè)輸電導(dǎo)線中電流為I，輸電導(dǎo)線的電阻為R，則輸電導(dǎo)線上的功率損失為P=I2R。（2）減小輸電導(dǎo)線上的功率損失的兩種方法減少輸電導(dǎo)線上的電阻R。由電阻定律可知，距離一定，選用電阻率小的金屬做導(dǎo)線，增大導(dǎo)線橫截面積S可減小電阻。減小輸電導(dǎo)線的電流由P=UI可知，當(dāng)傳輸功率P一定時(shí)，升高電壓可以減小輸電導(dǎo)線上的電流。3遠(yuǎn)距離輸電高壓輸電（1）近距離輸電可以采用增大導(dǎo)線截面積，減小電阻的方法來減少電能損失，這樣可以減少使用變壓器的投資，符合經(jīng)濟(jì)的原則。（2）遠(yuǎn)距離輸電，采用高壓輸電減小線路上的電流，可以減小輸電導(dǎo)線的截面積以減少輸電導(dǎo)線的投資，符合經(jīng)濟(jì)的原則。知識(shí)點(diǎn)六：遠(yuǎn)距離輸電的基本電路和電

48、壓損失、功率損失的計(jì)算要點(diǎn)詮釋：1遠(yuǎn)距離輸電的基本電路由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能很高，所以采用高壓輸電時(shí)，在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓到幾百千伏后再向遠(yuǎn)距離送電，到達(dá)用電區(qū)再用降壓變壓器降到所需的電壓，基本電路如圖所示：2輸電線路上的功率損耗和電壓損失如上圖所示，設(shè)電路的輸電電流為I線，輸送功率，則輸電線路上損失的電壓：輸電線路上損失的電功率：結(jié)論：輸電電壓提高到原來的n倍時(shí)，輸電線路上電壓損失降低到原來的。輸電線路上電功率的損失降低到原來的。規(guī)律方法總結(jié)1對(duì)變壓器進(jìn)行計(jì)算的幾個(gè)常用關(guān)系（1）變壓規(guī)律（只有一個(gè)副線圈）（多個(gè)副線圈）說明：副線圈上的電壓與匝數(shù)成正比，而原線圈上的電壓與匝數(shù)無

49、關(guān)。繞在閉合鐵芯上的每一匝線圈上的電壓相等。（2）變流規(guī)律（只有一個(gè)副線圈）（多個(gè)副線圈） 理想變壓器：2遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系（以圖為例） （1）功率關(guān)系P1=P2，P3=P4，P2=P線+P3（2）電壓、電流關(guān)系 ，U2=U線+U3，I2=I3=I線。（3）輸出電流。（4）輸電導(dǎo)線上損耗的電功率說明：計(jì)算輸電線路上的損失功率和用戶得到的功率，要弄清下列兩組概念的區(qū)別和聯(lián)系：輸電電壓U、線路損失電壓U和用戶得到電壓U輸送功率P、線路損失功率P和用戶得到功率P類型一、理想變壓器電流、電壓的計(jì)算1如圖為理想變壓器，其初級(jí)線圈在交流電源上，次級(jí)線圈接有一標(biāo)有“12V 100W”的燈泡，已知變

50、壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比為181，那么小燈泡正常工作時(shí)，圖中的電壓表的讀數(shù)為_V，電流表的讀數(shù)為_A。解析：由圖可知，兩電表的讀數(shù)均為初級(jí)線圈的電壓值和電流值。由公式得，由公式得。答案：216 0.46總結(jié)升華：關(guān)于變壓器的計(jì)算中涉及的電流、電壓都是指交流電的有效值。變式練習(xí) 【變式】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=21，A、B為完全相同的燈泡，電源電壓為U，則燈泡B兩端電壓為（ ）A B2 UC D解析：設(shè)燈泡電阻為R，則原線圈電壓U1=UI1R，副線圈電壓U2=I2R，又，n1n2=21， 聯(lián)立以上各式得，選D。答案：D總結(jié)升華：原線圈直接與電源相連的變壓器，原線圈的電

51、壓等于電源電壓，原線圈與電源之間接有用電器時(shí)，兩個(gè)電壓不等，應(yīng)引起注意。有些學(xué)生易將電壓U誤認(rèn)為是變壓器的輸入電壓。 類型二、對(duì)變壓器變壓規(guī)律的理解2如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U1=3300V，副線圈的輸出電壓U2=220V，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表的示數(shù)U0=2V，則：（1）原、副線圈的匝線各是多少？（2）當(dāng)S斷開時(shí)，A2的示數(shù)I2=5A，那么A1的示數(shù)是多少？解析：（1）根據(jù)變壓比：及有 （2）由其是理想變壓器有，即 ?？偨Y(jié)升華：電壓表測(cè)量的電壓是一匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)熱，它和繞在閉合鐵芯上的任一線圈上的一匝上的電壓都相等。變式練習(xí) 【變式】在例2中如果讓S閉合，A2和A1的示

52、數(shù)如何變化？解析：由理想變壓器的特點(diǎn)知，在只有一個(gè)副線圈中有電流時(shí)，所以I1正比于I2，當(dāng)S閉合時(shí)I2變大，I1也隨之變大，故A1、A2的示數(shù)都變大。誤區(qū)警示：I1、I2分別與它們線圈匝數(shù)成反比，切不可誤認(rèn)為I1與I2成反比。類型三、理想變壓器工作過程動(dòng)態(tài)分析3如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2；輸電線的等效電阻為R，開始時(shí)，開關(guān)S斷開。當(dāng)S接通時(shí)，以下說法中正確的是（ ）A副線圈兩端M、N輸出電壓減小 B副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大C通過燈泡L1的電流減小 D原線圈中的電流增大答案：BCD解析：當(dāng)開關(guān)S閉合后，L2與L1相并聯(lián)，使副線圈的負(fù)載電阻總阻值變小，此時(shí)M、N間的輸出電壓不變，副線圈中的總電流I2增大，電阻R上的電壓降UR=I2R亦大增，燈泡L1承受的電壓減小，L1中的電流減小，故B、C正確。I2的增大，導(dǎo)致原線圈中的電流I1相應(yīng)增大，故D正確。題型四、遠(yuǎn)距離輸電的計(jì)算4遠(yuǎn)距離輸