粵教版物理選修1-1第二章第三節(jié)

第三節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)航1.知道變壓器的構(gòu)造、理解變壓器的工作原理．2．理解理想變壓器原、副線(xiàn)圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問(wèn)題．3．了解汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的工作原理及電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用．4．變壓器的工作原理．(重點(diǎn)和難點(diǎn))新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、變壓器1．定義：變壓器是把__________的電壓升高或者降低的裝置．可分為_(kāi)_____變壓器和______變壓器．2．構(gòu)造：________、________和________組成．交變電流升壓降壓原線(xiàn)圈副線(xiàn)圈閉合鐵芯3．理想變壓器的工作原理利用___________來(lái)改變交流電壓．如圖所示，原線(xiàn)圈n1接交變電流，由于電流的變化在閉合鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，從而在副線(xiàn)圈n2中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸出不同于原線(xiàn)圈的電壓．電磁感應(yīng)想一想1．變壓器為什么對(duì)恒定電流不能變壓？提示：恒定電壓加在變壓器的原線(xiàn)圈上時(shí)，通過(guò)原線(xiàn)圈的電流大小、方向都不變，所以產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，通過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量不變,因此，在副線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線(xiàn)圈兩端沒(méi)有電壓，所以變壓器不能改變恒定電流的電壓．二、汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)1．防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的組成ABS系統(tǒng)由____________、______________和_________三部分組成．輪速傳感器采集車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)；電子控制模塊把這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為反映車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況的信號(hào)，并據(jù)此向電磁閥發(fā)出指令；電磁閥根據(jù)指令調(diào)節(jié)制動(dòng)器的制動(dòng)力．輪速傳感器電子控制模塊電磁閥2.ABS系統(tǒng)的工作原理輪速傳感器是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象測(cè)量車(chē)輪轉(zhuǎn)速的．如圖所示，鐵質(zhì)齒輪P與車(chē)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，它的右側(cè)有一個(gè)繞著線(xiàn)圈的磁鐵．一個(gè)輪齒在接近和離開(kāi)磁鐵時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流．隨著各個(gè)輪齒的運(yùn)動(dòng)，磁通量的變化使線(xiàn)圈中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流．這個(gè)電流由電流檢測(cè)器D檢測(cè)，送到電子控制模塊中轉(zhuǎn)換為車(chē)輪轉(zhuǎn)速的大小和變化有關(guān)的信息，用以控制電磁閥，為制動(dòng)器提供足夠大卻又不致把車(chē)輪抱死的制動(dòng)力，有效避免了前輪喪失轉(zhuǎn)向功能和后輪側(cè)滑的現(xiàn)象．想一想2．ABS系統(tǒng)中電流檢測(cè)器D是如何獲得電流的？提示：當(dāng)鐵質(zhì)齒輪P的一個(gè)輪齒接近磁鐵時(shí),輪齒就會(huì)被磁鐵磁化，磁化的輪齒又會(huì)影響磁鐵的磁場(chǎng)，使與檢測(cè)器相連的線(xiàn)圈中的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，同理輪齒遠(yuǎn)離磁鐵時(shí)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．要點(diǎn)突破思維啟動(dòng)要點(diǎn)一理想變壓器原、副線(xiàn)圈基本量的關(guān)系理想變壓器沒(méi)有能量損失(銅損、鐵損)沒(méi)有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系原線(xiàn)圈的輸入功率等于副線(xiàn)圈的輸出功率P入＝P出電壓關(guān)系原、副線(xiàn)圈的電壓比等于匝數(shù)比，公式：U1/U2＝n1/n2，與負(fù)載、副線(xiàn)圈的多少無(wú)關(guān)電流關(guān)系I1/I2＝n2/n1頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)當(dāng)理想變壓器的原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)不變時(shí)，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，確定其他有關(guān)物理量的變化時(shí)，可以依據(jù)下列原則判定(如圖)．要點(diǎn)二理想變壓器各物理量變化的決定因素(3)輸出功率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)減小；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．一臺(tái)理想變壓器，原線(xiàn)圈端電壓是220V，副線(xiàn)圈端電壓是11V，如果保持原線(xiàn)圈電壓不變，將副線(xiàn)圈拆去18匝后，副線(xiàn)圈端電壓降為8V，則原線(xiàn)圈的匝數(shù)為_(kāi)_______．即時(shí)應(yīng)用答案：1320匝理想變壓器各線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比,不僅適用于原、副線(xiàn)圈各有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線(xiàn)圈的情況，這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F芯內(nèi)，穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量的變化率是相同的，要點(diǎn)三變壓器線(xiàn)圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系因而每匝線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同，每組線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)都和匝數(shù)成正比；在線(xiàn)圈電阻不計(jì)的情況下，線(xiàn)圈兩端的電壓等于電動(dòng)勢(shì),故每組線(xiàn)圈兩端的電壓都與匝數(shù)成正比．特別提示：以上結(jié)論只適用于各線(xiàn)圈繞在“回”字形鐵芯上的情景，若線(xiàn)圈在“日”字形鐵芯上，則上述結(jié)論不成立，因穿過(guò)各匝的磁通量不一定相同．典題例證講練互動(dòng)例1 (雙選)如圖所示，一個(gè)理想變壓器原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n1和n2，正常工作時(shí)輸入和輸出的電壓、電流、功率分別為U1和U2、I1和I2、P1和P2.已知n1＞n2，則(

)題型1關(guān)于變壓器原理的考查A．U1＞U2，P1＜P2

B．P1＝P2，I1＜I2C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2【精講精析】最簡(jiǎn)單的變壓器是由一個(gè)橫截面為矩形的閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線(xiàn)圈組成的，鐵芯是用表面涂有絕緣漆的優(yōu)質(zhì)薄硅鋼片疊合而成，原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈都用優(yōu)質(zhì)的絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，關(guān)于理想變壓器的基本規(guī)律有二：一是關(guān)于原、副線(xiàn)圈的兩端的電壓比公式為在中學(xué)物理階段，這條規(guī)律是作為實(shí)驗(yàn)規(guī)律給出的；二是關(guān)于理想變壓器的定義：理想變壓器在工作時(shí)是沒(méi)有損耗的，即輸出的功率P2等于輸入的功率P1.P1＝P2②由電功率的公式：P＝IU，就得到I1U1＝I2U2③式中I1、I2分別是原、副線(xiàn)圈中的電流．如果知道并理解這些基本知識(shí)，就不難答對(duì)此題．首先，題干已說(shuō)明本題中的變壓器為理想變壓器，即式②成立．由此就可判斷選項(xiàng)A和D一定是錯(cuò)誤的．再由題給的條件n1＞n2，代入式①得到U1＞U2，再代入式③就得出I1＜I2.因此就可判斷選項(xiàng)B和C是正確的．【答案】

BC

如圖所示，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝4∶1，例2題型2變壓器的應(yīng)用原線(xiàn)圈回路中的電阻A與副線(xiàn)圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等．在a、b端加一定交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA∶PB＝________.兩電阻兩端電壓之比UA∶UB＝________.【答案】

1∶16

1∶4一理想變壓器，其原線(xiàn)圈2200匝，副線(xiàn)圈440匝，并接一個(gè)100Ω的負(fù)載電阻，如圖所示．變式訓(xùn)練(1)當(dāng)原線(xiàn)圈接在44V直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_(kāi)_______V，電流表示數(shù)為_(kāi)_______A.(2)當(dāng)原線(xiàn)圈接在220V交流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_(kāi)_____V，電流表示數(shù)為_(kāi)_____A．此時(shí)輸入功率為_(kāi)____W，變壓器效率為_(kāi)_______．P入＝P出＝I2U2＝0.44×44W＝19.36W.效率η＝100%.答案：(1)0

0

(2)44

0.44

19.36

100%1、(單選)電磁感應(yīng)現(xiàn)象揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了許多電器設(shè)備．以下電器中，哪些利用了電磁感應(yīng)原理（）

A．變壓器

B．白熾燈泡

C．電視機(jī)

D．電吹風(fēng)2、（單選）有一降壓變壓器，它的輸入電壓為220V，輸出電壓為22V，則此變壓器原、副線(xiàn)圈比為（）A.10：1B.1：10C.22：1D.20：13、（單選）有一理想變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為