電磁學知識在生產生活中的應用舉例

1、電磁學知識在生產生活中的應用舉例2006年12月13日教學目標：知識與技能：1、懂得生活用電安全知識（C層）2、會用學過的知識解釋生活用電問題（B層）3、了解傳感器的作用，會對一些簡單傳感器的原理用中學物理知識作解釋（AB 層）過程與方法：1、通過本節(jié)教學，引導學生把所學知識結合實際，養(yǎng)成理論 聯(lián)系實際的習慣；2、指導學生分析實際應用試題步驟、審題抓住要點，把題目 分解成一個個小小問題的習慣。教學重點：用電磁學知識解決新科技在生產生活中的應用。教學方法：分層教學，主體合作本學期復習完了 3-1，請回顧一下這本書我們學了哪些知識？電場恒定電流磁場各章重點知識有哪些？電功電阻定律、歐姆定律、閉合電

2、路歐姆定律焦耳定律傳感器的應用電流與磁場的關系一安培定則，磁場對運動電荷的作用力（安培力、洛倫茲力）的方向判斷左手定則:。一、生活用電題1、如上圖所示是樓梯電燈照明電路圖，電鍵 K1和K2分別是裝在樓上和樓下兩個位置的雙 聯(lián)開關，撥動其中任何一個開關，都能使樓梯 電燈發(fā)光或熄滅，試問這四種接法中，那一種 接法是正確的？（）2、家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要元件是PTC，PTC元件是由鈦 等半導體 材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關系如所示，由于這種特性，因此，PTC 元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能，對此，以下判斷中正確的組合是（）通電后，其電功率先增大后減小通電后，其電功率先減小后增大 TOC

3、o 1-5 h z 當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1 h或t2不變/當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在：、/t1t2的某一值不變|.一 a n t/XA、B、C、D、 本題要點：會讀圖；電熱滅蚊器屬于純電阻用電器，電功等于電熱。3、下表為一雙桶洗衣機銘牌上所標電動機的工作參數(shù).勘-定電壓（V）糠率(Hz)Il作電流（A）電阻（n）輔速 (r/rain)電動機320500.5201370脫水22050以IB1570由上表回答：該洗衣機洗滌一次衣服共耗電多少？（洗滌一次衣服洗滌時間為15min，脫水時間為2min）.用歐姆定律I U求出的電流強度與電動機中的R實際工作電流

4、是否相同？為什么？A、0.0275 度 B、0.033 度 C、0.605 度D、0.705 度分析：洗滌一次衣服包括了洗滌和脫水過程，從中洗衣機消耗的電能就等于輸入的電能，直接由電功定義wW = pt = Ult = U I t + U I t洗洗洗 干干干152=220 x 0.5 X10-3 x+ 220 x 0.8 x 10-3 x 6060=0.0333度U 2試問,能否用W = Pt = %冰解嗎?為什么？家庭電路的線路均有一定的電阻，所以當家中的大功率的家用電器（如空 調、微波爐等）啟動時，其余電燈都將突然變暗，通過下面的實驗可以估測線 路的電阻。如圖所示，r表示線路總電阻，L為

5、一個功率為七的普通燈泡，V為交流 電壓表，R是一個功率為P2的大功率電熱器（P 匕）。實驗時斷開K，測得電壓為U，閉合 K測得電壓為U2，如何估算線路上的電 阻？寫出估算的計算式?！緟⒖即鸢浮縇的電阻很大，電流很小。因此對線路上的 影響，可以不計。合上K接入R時，由于R的電阻很小，電流很大，這時L的電流也可 以略去不計。r=（UiU2）U2/P2一、傳感器可將非電學量轉化為電學量，起自動控制作用。如計算機鼠標 中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機、錄像機、影碟機、 空調機中有光電傳感器.演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物 體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑 桿p，通過

6、電壓表顯示的數(shù)據，來反映物體位移 的大小X。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是 （）A物體M運動時，電源內的電流會發(fā)生變化B物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C物體M不動時，電路中沒有電流D 物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)分析：本題要點：分壓器原理的具體應用（教材P41）:理想電壓表的 含義。唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作 原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中， 當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是（）A該傳感器是根據電流的磁效應工作的B 該傳感器是根據電磁感應原理工作的C膜片振動時，穿過金屬線圈的

7、磁通量不變D膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電 信號的過程。下列屬于這類傳感器的是（）A紅外報警裝置B走廊照明燈的聲控開關C自動洗衣機中的壓力傳感裝置D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器分析：本題是信息題，抓住“把光信號轉化為電信號”如圖所示表示自動測定油箱內油面高度 的裝置，R是變阻器，R是附加電阻，A為油 量表，它實際上是一只安培表，電源電壓為e， 試分析該裝置的工作原理。A、油量下降時，油量表讀數(shù)增大；B、油量下降時，油量表讀數(shù)減??；C、油量上升時，油量表讀數(shù)減??；D、油量上升時，油量表讀數(shù)不變。分析：油箱中油量下降時，指針

8、P上滑，串在電路中的電阻增大，由閉合電路 歐姆定律I = _ 知，流過電流表的電流減少，油量表的示數(shù)減少。R + R5、右圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感，話筒的振動膜前面 鑲有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這 個金屬板構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導致話筒所在電路中的其他量發(fā)生變化，使 聲音信號被話筒轉化為電信號，其中導致電容變化的原 因可能是電容器兩板間的（） A、距離變化B、正對面積變化C、介質變化D、電壓變化本題要點：會把話筒轉化為物理模型一一平行板電容 器；題目考查“導致電容變化”

9、；決定平行板電容器電容的因素 三、磁的應用超導是當今高科技的熱點，當一塊磁體靠近超導體，超導體會產生強大的 電流，對磁體有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮空中，磁懸浮列車采用了 這種技術。導體產生強大的電流，是由于：A.超導體中磁通量很大B.超導體中磁通量變化率很大C.超導體電阻極小D.超導體電阻變大磁懸浮的原理是：A.超導體電流的磁場方向與磁體相同B.超導體電流的磁場方向與磁體相反C.超導體使磁體處于失重狀態(tài)D.超導體產生磁力與磁體重力平衡【答案】（1）C（2）B、D分析：解題要點抓住“懸浮”；抓住“排拆力”9、若地磁場是由地表帶電產生的，則地表帶電情況：A.正電B.負電C.不帶電D.無法確

10、定本題要點：會用安培定則，根據地磁場方向判斷等效電流的方向；明 確電流方向的規(guī)定；由電流方向確定運動電荷的電性。10、電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（在單位 時間內通過管內橫截面的流體的體積）.為了簡化，假設流量計是如圖1所示 的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、 c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）.圖中流量計的上下兩 面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感強度為B的勻 強磁場，磁場方向垂直于前后兩面.當導電流體穩(wěn)定地流經流量計時，在管外 將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I

11、表示測 得的電流值.已知流體的電阻率為p，不計電流表的內阻，則可求得流量為該題為2001年全國高考理科綜合測試的第24題。本題屬于物理在科學技術中 的實際應用，涉及到勻強電場、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、洛倫茲力公 式、受力平衡等知識，是一道典型的學科內綜合的問題。該題的物理情景是：如圖，長、寬、高分別為圖中a、b、c的一段導電流體（流 體的電阻率為P ），加一垂直于前后兩面磁感強度為B的勻強磁場，當導電流 體穩(wěn)定地沿圖中虛線通過時，在管外將流量上、下兩導電表面分別與一串接了 電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值（不計電流表的內阻），求流 量？答：解決該問題需要我們根據所學過的知識建

12、立物理模型。模型一：導電液體穩(wěn)定地流經流量計時，相當于帶電物體同時受電場力和磁場力作用而平衡，有：匕 。R p 模型二：導電流體相當于一長方體電阻：電阻為仙。模型三：導電流體在磁場中流動相當于長度為c的金屬棒以速度v垂直切割磁感線，電動勢為 =疏七模型四：電磁流量計工作時與串接了電阻R的電流表相連接，形成了一個電流恒定的閉合電路:=京定的閉合電路:Q = -(bR-p-)聯(lián)立各式，可得B 。答案A正確。11、(2000年高考理綜卷)如圖2所示，厚度為奴寬為d的導體板放在垂 直于它的磁感應強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上 側面A和下側面A之間會產生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效

13、應。實驗表明，d當磁場不太強時電勢差電流I和B的關系為U=k d式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)?；魻栃山忉屓缦拢和獠看艌龅?洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的 一側，在導體板的另一側出現(xiàn)多余的正 電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對 電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導 體板上下兩側之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為力電量為幻 回答下列問題： 達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面A的電勢 下側面A的電勢(填 高于、低于或等于)。 電子所受的洛倫茲力的大小為。當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小 為.由靜電

14、力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k=-，其中n代表ne導體板單位體積中電子的個數(shù)。【點撥解疑】霍爾效應對學生來說是課本里沒有出現(xiàn)過的一個新知識，但 試題給出了霍爾效應的解釋，要求學生在理解的基礎上，調動所學知識解決問 題，這實際上是對學生學習潛能的測試，具有較好的信度和效度。首先分析電流通過導體板時的微觀物理過程。由于導體板放在垂直于 它的磁感應強度為B的勻強磁場中，電流是電子的定向運動形成的，電流方向 從左到右，電子運動的方向從右到左。根據左手定則可判斷電子受到的洛侖茲 力的方向向上，電子向A板聚集，A】板出現(xiàn)多余的正電荷，所以A板電勢低 于A】板電勢，應填“低于”。電子所受洛侖茲力的大

15、小為f evB橫向電場可認為是勻強電場，電場強度E = U，電子所受電場力的 h大小為日 日 UF = eE = e h電子受到橫向靜電力與洛倫茲力的作用，由兩力平衡有e，= evB 可得 u= h v B h通過導體的電流強度微觀表達式為I = nevdh由題目給出的霍爾效應公式U = K受，有dnevdhB1hvB = K 得 K = 一 dne點評：該題是帶電粒子在復合場中的運動，但原先只有磁場，電場是在 通電后自行形成的，在分析其他問題時，要注意這類情況的出現(xiàn)。聯(lián)系宏觀 量I和微觀量的電流表達式I = nevdh是一個很有用的公式。在原子反應堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導電液體時， 常使用電磁泵。某種電磁泵的結構如圖17所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導管 (導管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強磁場中，磁場的磁 感應強度為B，方向與導管垂直。讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流方 向與B垂直。設導管截面高為s寬為。，導管有長為l的一部分置于磁場中。 由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅動力而不斷沿管子向前推進。整個 系統(tǒng)是完全密封的。只有金屬鈉本身在其中流 動，其余的部件都是固定不動的。在圖上標出