最好教案電磁感應

第四章電磁感應4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)一、基礎(chǔ)知識1、奧斯特夢圓“電生磁”------電流的磁效應2、法拉第心系“磁生電”------電磁感應現(xiàn)象二、實例探究【例1】發(fā)電的基本原理是電磁感應。發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是（）A．安培B．赫茲C．法拉第D．麥克斯韋【例2】發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象的科學家是__________，發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中受力規(guī)律的科學家是_______，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是________，發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學家是_________?！纠?】下列現(xiàn)象中屬于電磁感應現(xiàn)象的是（）A．磁場對電流產(chǎn)生力的作用B．變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流C．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化D．電流周圍產(chǎn)生磁場（C、B）4.2、探究電磁感應的產(chǎn)生條件一、基本知識1、磁通量定義：公式：=BS，單位_______，符號_______。推導：B=/S，磁感應強度又叫磁通密度，用Wb/m2表示B的單位；計算：當B與S垂直時=BS；當B與S不垂直時的計算要注意分解B，用垂直S的分量乘以S；線圈有n匝時仍用=BS求，不可以乘以匝數(shù)。2、初中知識回顧：當閉合電路的一部分做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應電流。3、探究電磁感應的條件實驗一：閉合電路的部分導線在勻強磁場中切割磁感線，探究導線運動快慢與電流表示數(shù)大小的關(guān)系.實驗二：向線圈中插入磁鐵,或把磁鐵從線圈中抽出,探究磁鐵插入或抽出快慢與電流表示數(shù)大小的關(guān)系。實驗三：通電線圈放入大線圈或從大線圈中拔出，或改變線圈中電流的大?。ǜ淖兓€變阻器的滑片位置）探究將小線圈從大線圈中抽出或放入快慢與電流表示數(shù)的關(guān)系以上實驗結(jié)論：1、產(chǎn)生感應電流的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變2、電磁感應現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象3、感應電流：由磁場產(chǎn)生的電流叫感應電流4、思考產(chǎn)生感應電動勢的條件二、例題分析例1、右圖哪些回路中會產(chǎn)生感應電流例2、如圖，要使電流計G發(fā)生偏轉(zhuǎn)可采用的方法是A、K閉合或斷開的瞬間B、K閉合，P上下滑動C、在A中插入鐵芯D、在B中插入鐵芯三、練習與作業(yè)1、關(guān)于電磁感應，下列說法中正確的是A導體相對磁場運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流B導體做切割磁感線的運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流C閉合電路在磁場中做切割磁感線的運動，電路中一定會產(chǎn)生感應電流D穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會產(chǎn)生感應電流2、恒定的勻強磁場中有一圓形閉合圓形線圈，線圈平面垂直于磁場方向，當線圈在此磁場中做下列哪種運動時，線圈中能產(chǎn)生感應電流A線圈沿自身所在的平面做勻速運動B線圈沿自身所在的平面做加速直線運動C線圈繞任意一條直徑做勻速轉(zhuǎn)動D線圈繞任意一條直徑做變速轉(zhuǎn)動3、如圖，開始時距形線圈平面與磁場垂直，且一半在勻強磁場外，另一半在勻強磁場內(nèi)，若要使線圈中產(chǎn)生感應電流，下列方法中可行的是A以ab為軸轉(zhuǎn)動B以oo/為軸轉(zhuǎn)動C以ad為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)過的角度小于600）D以bc為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)過的角度小于600）4、如圖，距形線圈abcd繞oo/軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是A線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷減小B線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷增大C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化D線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過360的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化6、在無限長直線電流的磁場中，有一閉合的金屬線框abcd，線框平面與直導線ef在同一平面內(nèi)（如圖），當線框做下列哪種運動時，線框中能產(chǎn)生感應電流A、水平向左運動B、豎直向下平動C、垂直紙面向外平動D、繞bc邊轉(zhuǎn)動4.3法拉第電磁感應定律一、基礎(chǔ)知識1、感應電動勢（1）電磁感應現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象(2)產(chǎn)生感應電流的條件：線路閉合，閉合回路中磁通量發(fā)生變化。(3)感應電動勢：定義：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢；其大小等于磁通量的變化率。產(chǎn)生條件：回路中的磁通量發(fā)生變化但回路不一定閉合；有關(guān)因素：穿過線圈的磁通量的變化快慢（/t）有關(guān)；注意：磁通量的大小;磁通量的變化;磁通量的變化快慢（/t）的區(qū)分；2、法拉第電磁感應定律內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。公式：單匝線圈：E=/t多匝線圈：E=n/t適用范圍：普遍適用3、導線切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢計算公式：E=BLvsin?！獙Ь€的運動方向與磁感線的夾角。推導方法：條件：導線的運動方向與導線本身垂直適用范圍：勻強磁場，導線切割磁感線單位：1V=1T1m1m/s=1Wb/s4、反電動勢電動機轉(zhuǎn)動時，線圈中也會產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們就把感應電動勢稱為反電動勢；其作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。教材P12。電動機在使用時的注意點：二、例題分析例1、如圖，導體平行磁感線運動，試求產(chǎn)生的感應電動勢的大?。ㄋ俣扰c磁場的夾角，導線長度為L）例2、如右圖,電容器的電容為C,兩板的間距為d,兩板間靜止一個質(zhì)量為m,電量為+q的微粒,電容器C與一個半徑為R的圓形金屬環(huán)相連,金屬環(huán)內(nèi)部充滿垂直紙面向里的勻強磁場.試求:B/t等于多少?例3、如右圖,無限長金屬三角形導軌COD上放一根無限長金屬導體棒MN,拉動MN使它以速度v向右勻速運動,如果導軌和金屬棒都是粗細相同的均勻?qū)w,電阻率都相同,那么MN運動過程中,閉合回路的A感應電動勢保持不變B感應電動流保持不變C感應電動勢逐漸增大D感應電動流逐漸增大三、練習與作業(yè)1、如右圖，平行放置的金屬導軌M、N之間的距離為L；一金屬桿長為2L，一端以轉(zhuǎn)軸o/固定在導軌N上，并與M無摩擦接觸，桿從垂直于導軌的位置，在導軌平面內(nèi)以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動至另一端o/脫離導軌M。若兩導揮間是一磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里的勻強磁場，不計一切電阻，則在上述整個轉(zhuǎn)動過程中A、金屬桿兩端的電壓不斷增大B、o/端的電勢總是高于o端的電勢C、兩導軌間的最大電壓是2BL2D、兩導軌間的平均電壓是271/2BL2/22、如右圖，在磁感應強度為B的勻強磁場中，一直角邊長度為a，電阻為R的等腰直角三角形導線框以速度v垂直于斜邊方向在紙面內(nèi)運動，磁場與紙面垂直，則導線框的斜邊產(chǎn)生的感應電動勢為，導線框中的感應電流強度為。3、如左圖，一邊長為a，電阻為R的正方形導線框，以恒定的速度v向右進入以MN為邊界的勻強磁場，磁場方向垂直于線框平面，磁感應強度為B，MN與線框的邊成45角，則在線框進入磁場過程中產(chǎn)生的感應電流的最大值等于4、如圖，長為L的金屬桿在垂直紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場中，沿逆時針方向繞o點在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，若角速度為，則桿兩端a、b和o間的電勢差Uao=以及Ubo=5、半徑為10cm、電阻為0.2的閉合金屬圓環(huán)放在勻強磁場中，磁場方向垂直于圓環(huán)所在平面，當磁感應強度為B從零開始隨時間t成正比增加時，環(huán)中感應電流為0.1A。試寫出B與t的關(guān)系式（B、t的單位分別取T、s）6、如圖，導線全部為裸導線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強磁場，感應強度為B。一根長度大于2r的導線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑動到右端，電路的固定電阻為R，其余電阻不計，試求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上的電流強度的平均值及通過的電量。4.4楞次定律一、基礎(chǔ)知識1．實驗．(1)選舊干電池用試觸的方法查明電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系．明確：對電流表而言，電流從哪個接線柱流入，指針向哪邊偏轉(zhuǎn)．(2)閉合電路的一部分導體做切割磁感線的情況．a(chǎn)．磁場方向不變，兩次改變導體運動方向，如導體向右和向左運動．b．導體切割磁感線的運動方向不變，改變磁場方向．根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)情況，分別確定出閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電流方向．感應電流的方向跟導體運動方向和磁場方向都有關(guān)系．感應電流的方向可以用右手定則加以判定．右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進入，拇指指向?qū)w運動方向，其余四指指的就是感應電流的方向．(3)閉合電路的磁通量發(fā)生變化的情況：實線箭頭表示原磁場方向，虛線箭頭表示感應電流磁場方向．分析：(甲)圖：當把條形磁鐵N極插入線圈中時，穿過線圈的磁通量增加，由實驗可知，這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反．(乙)圖：當把條形磁鐵N極拔出線圈中時，穿過線圈的磁通量減少，由實驗可知，這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同．(丙)圖：當把條形磁鐵S極插入線圈中時，穿過線圈的磁通量增加，由實驗可知，這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反．(丁)圖：當條形磁鐵S極拔出線圈中時，穿過線圈的磁通量減少，由實驗可知，這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同．2、實驗結(jié)論：楞次定律--感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．可以簡化為“來拒去留、增反減同”。說明：對“阻礙”二字應正確理解．“阻礙”不是“阻止”，而只是延緩了原磁通的變化，電路中的磁通量還是在變化的．例如：當原磁通量增加時，雖有感應電流的磁場的阻礙，磁通量還是在增加，只是增加的慢一點而已．實質(zhì)上，楞次定律中的“阻礙”二字，指的是“反抗著產(chǎn)生感應電流的那個原因．”3、應用楞次定律判定感應電流的步驟(四步走)．(1)明確原磁場的方向；(2)明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；(3)根據(jù)楞次定律，判定感應電流的磁場方向；(4)利用安培定則判定感應電流的方向．4、推論：當導線切割磁感線時可用右手定則來判定，即大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)Ь€的運動方向，則四指的指向為感應電流的方向二、例題分析例1、在勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌，導軌跟大線圈M相接，如圖，導軌上放一根導線ab，磁感線垂直于導軌所在平面。欲使M所包圍的小閉合線圈N產(chǎn)生順時針方向的感應電流，則導線的運動情況可能是A、勻速向右運動B、加速向右運動C、減速向右運動D、加速向左運動例2、如圖，水平地面上方有正交的勻強磁場和勻強電場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向里，半圓形鋁框從直徑出于水平位置時開始下落，不計阻力，a、b兩端落到地面的次序是A、a先于bB、b先于aC、a、b同時落地D、無法判定例3、如圖，電容器PQ的電容為10F，垂直于回路的磁場的磁感應強度以510-3T/s的變化率均勻增加，回路面積為10-2m2。則PQ兩極電勢差的絕對值為V。P極所帶電荷的種類為，帶電量為三、練習與作業(yè)1、一根沿東西方向的水平導線，在赤道上空自由落下的過程中，導線上各點的電勢A、東端最高B、西端最高C、中點最高D、各點一樣高2、如右圖，勻強磁場垂直于圓形線圈指向紙里，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點，現(xiàn)用外力作用在上述四點，將線圈拉成正方形，設線圈導線不可伸長，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中A、線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應電流B、線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應電流C、線圈中將產(chǎn)生感應電流的方向先是abcd，后是adcbD、線圈中無感應電流3、如右圖，一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與一圓形線圈在同一平面內(nèi)，磁鐵中心與圓心重合。為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是N極向紙內(nèi)，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動B、S極向紙內(nèi)，N極向紙外，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動C、使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點順時針轉(zhuǎn)動D、使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O逆時針轉(zhuǎn)動4、如右圖，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合距形導線框，E是電源，當滑線變阻器R的滑片P自左向右滑行時，線框ab將A、保持靜止不動B、沿逆時針方向轉(zhuǎn)動C、沿順時針方向轉(zhuǎn)動D、發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向。

4.5感生電動勢和動生電動勢一、基礎(chǔ)知識：1、感應電場與感生電動勢由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。感生電場對自由電荷的作用力充當了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應電動勢，叫做感生電動勢。2、洛倫茲力與動生電動勢一段導體切割磁感線運動時相當于一個電源，這時非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導體運動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。如圖所示，導體棒運動過程中產(chǎn)生感應電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。導體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運動方向相反，阻礙導體棒的運動，導體棒要克服安培力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。二、實例探究磁場變強【例1】如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應電動勢，下列說法中正確的是（AC）磁場變強A．磁場變化時，會在在空間中激發(fā)一種電場B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力D．以上說法都不對【例2】如圖所示，導體AB在做切割磁感線運動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（AB）A．因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應電動勢稱為動生電動勢B．動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)C．動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D．動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的【例3】如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導軌位于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，導軌電阻不計，另外兩根與上述光滑導軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動，則ab桿應向上運動，速度大小為_2mgR/B2L2_，作用于ab桿上的外力大小為鞏固練習1．如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動，當磁感應強度均勻增大時，此粒子的動能將（B）A．不變B．增加C．減少D．以上情況都可能2．穿過一個電阻為lΩ的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少2Wb，則（BD）A．線圈中的感應電動勢一定是每秒減少2VB．線圈中的感應電動勢一定是2VC．線圈中的感應電流一定是每秒減少2AD．線圈中的感應電流一定是2A3．在勻強磁場中，ab、cd兩根導體棒沿兩根導軌分別以速度v1、v2滑動，如圖所示，下列情況中，能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是（C）A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右4．如圖所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強磁場中，磁場方問垂直于線圈平面，已知磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=（2+0.2t）T，定值電阻R1=6Ω，線圈電阻R2=4Ω，求：（1）磁通量變化率，回路的感應電動勢；（4V）（2）a、b兩點間電壓Uab（2.4A）5．如圖所示，在物理實驗中，常用“沖擊式電流計”來測定通過某閉合電路的電荷量．探測器線圈和沖擊電流計串聯(lián)后，又能測定磁場的磁感應強度．已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R，把線圈放在被測勻強磁場中，開始時線圈與磁場方向垂直，現(xiàn)將線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊式電流計測出通過線圈的電荷量為q，由此可知，被測磁場的磁磁感應強度B=__qR/2nS__6．如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度．兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面．下面對于兩管的描述中可能正確的是（AD）A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的4.6互感和自感一、互感現(xiàn)象1、基本概念：①互感：②互感現(xiàn)象：③互感電動勢：2、互感的理解：（1）、如右圖斷開、閉合開關(guān)瞬間會發(fā)生電磁感應嗎？（2）這是互感嗎？小結(jié)：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生與繞在同一鐵芯上的兩個何相互靠近的電路之間。線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。問題情景：（互感中的能量）另一電路中能量從哪兒來的？小結(jié)：互感現(xiàn)象可以把能量從一個電路傳到另一個電路。3、互感的應用和防止：二、自感現(xiàn)象：1、由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。2、自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢，E=L△I／△t3、原因：由電流的磁效應可知，線圈通電后周圍就有磁場產(chǎn)生，電流變化，則磁場也變化，那么對于這個線圈自身來說穿過它的磁通量在此過程中也發(fā)生了變化，因此也產(chǎn)生了電磁感應現(xiàn)象。4.磁場的能量分析：電源斷開以后，線圈中電流不會立即消失，這時的電流仍然可以做功，說明線圈儲存能量。當開關(guān)閉合時，線圈中的電流從無到有，其中的磁場也是從天到有，這可以看作電源把能量輸送到磁場，儲存在磁場中。這里我們知識一個合理的假設，有關(guān)電磁場能量的直接式樣驗證，要在我們認識了電磁波之后才有可能。5．自感現(xiàn)象的理解：線圈中電流的變化不能在瞬間完成，即不能“突變”。也可以說線圈能體現(xiàn)電的慣性6．自感的應用與防止：應用：日光燈防止：變壓器、電動機三、自感系數(shù)1.自感系數(shù)，簡稱自感或電感，用字母L表示。影響因素：形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯。2．單位：亨利符號：H常用單位：毫亨（mH）微亨（μH）四、實例探究【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則（）A．在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗（AD）【例2】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K斷開后，分析：（1）若R1＞R2，燈泡的亮度怎樣變化？（2）若R1＜R2，燈泡的亮度怎樣變化？五、鞏固練習1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是（）A．自感現(xiàn)象是由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象B．線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反C．線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)D．加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是（）A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大B．線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定3．如圖所示，L為一個自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是（）A．小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅B．小燈立即亮，小燈立即熄滅C．小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅D．小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅（ACD，D，A）4.7渦流1、渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時，這個線圈附近的導體中就會產(chǎn)生感應電流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。應用：電磁爐：因為鐵鍋中的渦流很強，會產(chǎn)生大量的熱。變壓器：鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也減少。2、電磁阻尼導體在磁場中運動時，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導體的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。［演示］如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么？當磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應電流，感應電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就是磁鐵振動時除了空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，安培阻力較相對較大，因而磁鐵會很快停下來。3、電磁驅(qū)動磁場相對于導體運動時，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。交流感應電動機就是應用電磁驅(qū)動的原理工作的。簡要介紹交流感應電動機的工作過程。4、實例探究【例1】如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應電流，感應電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（）A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大（AD）鞏固練習1．如圖所示，一塊長方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動，則（）A．鋁環(huán)的滾動速度將越來越小B．鋁環(huán)將保持勻速滾動C．鋁環(huán)的運動將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極D．鋁環(huán)的運動速率會改變，但運動方向?qū)⒉粫l(fā)生改變2．如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設環(huán)的初速為零，摩擦不計，曲面處在圖示磁場中，則（）A．若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于hB．若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于hC．若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于hD．若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于h3．如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動，則小球的材料可能是（）A．鐵B．木C．銅D．鋁4．如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導軌上，條形磁鐵沿導軌以初速度v0向圓環(huán)運動，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過環(huán)過程中，做___減速___運動．（選填“加速”、“勻速”或“減速”）5．如圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高點B．不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．A、B兩點在同一水平線B．A點高于B點C．A點低于B點D．銅環(huán)將做等幅擺動（1B，2BD，3CD，5B）第五章交變電流5．1交變電流一、基礎(chǔ)知識：1、交變電流：大小和方向都隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流。2、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流。3、解釋如右圖：當ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應電流的方向沿著a→b→c→d→a方向流動的。當ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應電流的方向如何?感應電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。線圈平面與磁感線平行時（極值面），ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生感應電動勢最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，產(chǎn)生的感應電動勢最小?當線圈平面跟磁感線垂直時（中性面），ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應電動勢為零。（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈Φ最大，但=0。（3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應電流方向改變兩次。4．交變電流的變化規(guī)律設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω。經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設ab邊長為L1，bc邊長L2，磁感應強度為B，這時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢多大?eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此時整個線框中感應電動勢多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinω做感應電動勢的峰值，根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsinωt。電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示：4．幾種常見的交變電波形5、總結(jié)：（1）．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。（2）．從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinωt，感應電動勢的最大值為Em=NBSω。（3）．中性面的特點：磁通量最大為Φm，但e=0。(4)、極值面的特點：感應電動勢最大為，但磁通量為0。（四）實例探究交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是（）A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大交變電流的變化規(guī)律【例2】在勻強磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?，F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式，畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。分析物理圖象的要點：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。三判：在此基礎(chǔ)上進行正確的分析和判斷。綜合應用【例3】如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：（1）感應電動勢的最大值，感應電流的最大值；（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；（3）畫出感應電流的瞬時值i隨ωt變化的圖象；（4）當ωt=30°時，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時值各是多大？（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應電動勢的平均值是多大？5．2描述交變電流的物理量一、基礎(chǔ)知識1、瞬時電動勢：e=Emsinωt瞬時電流：i=Imsinωt2、瞬時電壓：u=Umsinωt其中Em=NBSω3、表征正弦交變電流的物理量。（1）．周期和頻率（1）周期：交變電流完成一次周期性的變化所用的時間，叫做交變電流的周期，用T表示。（2）頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率，用f表示。T=（3）它們之間成倒數(shù)關(guān)系。（4）我國使用的交變電流頻率f=50Hz，周期T=0。02s。4．交變電流的峰值（Em，Im，Um）交變電流的峰值是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度。5、有效值（E、I、U）讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們在相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。只有正（余）弦交變電流的最大值與有效值有以下關(guān)系：I==0.707ImU==0.707Um［強調(diào)］（1）各種使用交變電流的電器設備上所示值為有效值。（2）交變電流表（電壓表或電流表）所測值為有效值。（3）計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。6、電容器的耐壓值：是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被擊穿。如某電容器標有（8V，500μF）則8V即為耐壓值。二、實例探究【例1】表示交變電流隨時間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為（）A．5A B．5AC．3.5 A D．3.5A綜合應用【例2】交流發(fā)電機矩形線圈邊長ab=cd=0.4m，bc=ad=0.2m，共50匝，線圈電阻r=1Ω，線圈在B=0.2T的勻強磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO′以r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻9Ω，如圖所示。求：（1）電壓表讀數(shù)；（2）電阻R上電功率。5．3電感和電容對交變電流的影響一、基礎(chǔ)知識：1．電感對交變電流的阻礙作用［演示］電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路如下圖甲、乙所示：結(jié)論：線圈對直流電的阻礙作用只是電阻；而對交變電流的阻礙作用除了電阻之外，還有電感.由電磁感應的知識可知，當線圈中通過交變電流時，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化。原因：電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗來表示。感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率。線圈的自感系數(shù)越大，自感作用就越大，感抗就越大；交變電流的頻率越高，電流變化越快，自感作用越大，感抗越大。應用：線圈在電子技術(shù)中有廣泛應用，有兩種扼流圈就是利用電感對交變電流的阻礙作用制成的。出示扼流圈，并介紹其構(gòu)造和作用。（1）低頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在閉合鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)很大。作用：對低頻交變電流有很大的阻礙作用。即“通直流、阻交流”。（2）高頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上，線圈匝數(shù)少，自感系數(shù)小。作用：對低頻交變電流阻礙小，對高頻交變電流阻礙大。即“通低頻、阻高頻”。2．電容器對交變電流的影響：［演示1］電容對交、直流的影響。實驗電路如圖所示：［演示2］電容器對交變電流的影響將剛才實驗電路中“1000μF，15V”的電容器去掉，觀察燈泡的亮度，燈泡的亮度變亮了。說明結(jié)論：電容器對交變電流也有阻礙作用，這種阻礙作用叫容抗。容抗決定于電容器電容的大小和交變電流的頻率.電容越大，在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越小；交變電流的頻率越高，充放電進行得越快，充放電電流越大，容抗越小.即電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小。電容器具有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特點。介紹電感、電容的廣泛存在。二、實例探究電感對交變電流的影響【例1】如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零。電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u=220sin10πtV。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為25Hz，下列說法中正確的是（）A．電流表示數(shù)增大B．電壓表示數(shù)減小C．燈泡變暗D．燈泡變亮電感和電容對交變電流的影響【例2】圖所示是電視機電源部分的濾波裝置，當輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后，能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，試分析其工作原理及各電容和電感的作用。三、鞏固練習1．關(guān)于低頻扼流圈，下列說法正確的是A．這種線圈的自感系數(shù)很小，對直流有很大的阻礙作用B．這種線圈的自感系數(shù)很大，對低頻電流有很大的阻礙作用C．這種線圈的自感系數(shù)很大，對高頻交流的阻礙作用比低頻交流的阻礙作用更大D．這種線圈的自感系數(shù)很小，對高頻交流的阻礙作用很大而對低頻交流的阻礙作用很小2．在圖所示電路中，u是有效值為200V的交流電源，C是電容器，R是電阻.關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，下列說法正確的是（）A．等于220V B．大于220VC．小于220V D．等于零3．在圖所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源既含高頻交流，又含低頻交流；L是一個25mH的高頻扼流圈，C是一個100pF的電容器，R是負載電阻，下列說法中正確的是（）A.L的作用是“通低頻，阻高頻”B.C的作用是“通交流，隔直流”C.C的作用是“通高頻，阻低頻”D.通過R的電流中，低頻電流所占的百分比遠遠大于高頻交流所占的百分比4．如圖所示，交變電流電壓的瞬時表達式u=311sin157tV時，三個電流表的示數(shù)相同，若電源電壓改為u′=sin314tV時，則（）A．電流表的示數(shù)減小B．電流表的示數(shù)增大C．電流表的示數(shù)不變5．4變壓器一、基礎(chǔ)知識：1．變壓器的原理2、變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈構(gòu)成的。一個線圈跟電源連接，叫原線圈（初級線圈），另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（次級線圈）。兩個線圈都是絕緣導線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。3、變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號，如下圖所示：說明：互感現(xiàn)象時變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓U1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應電動勢。如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應電動勢。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個線圈并沒有直接接觸，通過互感現(xiàn)象，副線圈也能夠輸出電流。4、變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系：5、理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。（1）、，（2）、因為理想變壓器沒有能量損失，所以P出=P入（3）、又因為P入=U1I1=P出=U2I2所以有上式是理想變壓器只有一個副線圈時，原副線圈中的電流比公式。當副線圈有多個時，每個副線圈和原線圈之間仍滿足電壓比等于匝數(shù)比，但電流比就只能用P入=U1I1=U2I2+U3I3+U4I4+……來計算。6、如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫升壓變壓器；如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器，n2＞n1，降壓變壓器，n2＜n1。升壓變壓器，I2<I1，降壓變壓器，I2>I1。因為升壓變壓器，I2<I1，所以副線圈導線可以比原線圈導線細一些。降壓變壓器，I2>I1，所以副線圈導線要比原線圈導線粗一些。二、實例探究理想變壓器基本規(guī)律【例1】一個正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個物理量不一定相等（）A．交流的頻率 B．電流的有效值C．電功率 D．磁通量變化率理想變壓器的綜合應用【例2】如圖所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流，則（）A．保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大B．保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗功率減小C．保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D．保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大【例3】如圖所示，接于理想變壓器的四個燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，求三個線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3.三、鞏固練習1．理想變壓器的原線圈的匝數(shù)為110匝，副線圈匝數(shù)為660匝，若原線圈接在6V的電池上，則副線圈兩端電壓為（）A.36V B.6VC.1V D.0V2．當理想變壓器副線圈空載時，副線圈的（）A.負載電阻為0 B.輸出電流為0C.兩端電壓為0 D.輸出功率為03．理想變壓器原、副線圈的電流為I1、I2，電壓為U1、U2，功率為P1、P2，關(guān)于它們的關(guān)系，正確的是（）A.I2由I1決定 B.U2與負載有關(guān)C.P1由P2決定 D.U1由U2決定4．一理想變壓器原線圈接交流、副線圈接電阻，下列哪些方法可使輸入功率增加為原來的2倍（）A.次級線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍B.初級線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍C.負載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍D.副線圈匝數(shù)和負載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍5．用理想變壓器給負載R供電，下列哪些辦法可以減小變壓器原線圈中的電流A．增加原線圈的匝數(shù)B．增加副線圈的匝數(shù)C．減小負載電阻R的數(shù)值D．增加負載電阻R的數(shù)值6．在圖所示的電路中，理想變壓器的變壓比為2∶1，四個燈泡完全相同，若已知燈泡L3和L4恰能正常工作，那么（）A.L1和L2都能正常工作B.L1和L2都不能正常工作C.L1和L2中只有一個能正常工作D.條件不足，無法判斷7．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1，電源電壓為U，求B燈兩端的電壓UB為多少?8．如圖中所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1，交流電源電壓U1=220V，F(xiàn)為熔斷電流為I0=1.0A的保險絲，負載為一可變電阻.（1）當電阻R=100Ω時，保險絲能否被熔斷?（2）要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值應不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少?5．5電能的輸送一、基礎(chǔ)知識：1．降低輸電損耗的兩個途徑（1）、其一是減小輸電線電阻：由r=ρ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：①減小材料的電阻率ρ.銀的電阻率最小，但價格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.②減小輸電線的長度l不可行，因為要保證輸電距離.③增加導線的橫截面積，可適當增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟又架設困難。（2）、其二是減小輸電電流：根據(jù)P=UI可知，當輸送功率一定時要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U，這就是采用高壓輸電的道理。有110kV、220kV、330kV，輸電干線采用500kV的超高壓，20XX年已經(jīng)實現(xiàn)了1000kv的超高壓輸電。2、遠距離輸電模型圖：設發(fā)電機的輸出功率為P，則功率損失為ΔP=I22R用戶得到的功率為P用=P-ΔP.輸電線路上的電壓損失為：ΔU=I2R，則U3=U2-ΔU.說明：不是輸電電壓越高越好，因為電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。3．電網(wǎng)供電的優(yōu)點：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。二、實例探究高壓輸電的優(yōu)點【例1】遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點是（）A．可節(jié)省輸電線的銅材料B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C．可減少輸電線上的能量損耗D．可加快輸電的速度遠距離輸電的過程【例2】某小型水電站發(fā)電機輸出的電功率為100kW，輸出電壓250V，現(xiàn)準備向遠處輸電，所用輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，用戶獲得220V電壓.求應選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器？（理想變壓器）例3：某交流發(fā)電機輸出功率為5×10.5W，輸出電壓為U=1.0×10.3V，假如輸電線的總電阻R=10Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U=380V.（1）畫出輸電線路的示意圖并標明各部分的符號；（2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器）三、鞏固練習1．在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是（）A．使輸電線粗一些 B．減短輸電線長度C．減少通電時間 D．采用高壓輸電2．遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確的是（）A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/nD．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍3．下列關(guān)于減小遠距離輸電導線上熱損耗的說法中，正確的是（）A．因為熱功率P=，所以應降低輸送電壓，增大輸電導線電阻，才能減小輸電導線上的熱損耗B．因為熱功率P=IU，所以應采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗C．因為熱功率P=I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導線上的熱損耗D．以上說法均不正確4．發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學校的輸電導線的總電阻為R，通過導線的電流為I，學校得到的電壓為U2，則輸電導線上損耗的功率可表示為（）A． B．C．I2R D．I（U1-U2）第五章交變電流一、知識梳理1．交變電流的產(chǎn)生：線圈在勻強磁場中繞_______于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生按_______規(guī)律變化的電流。線圈轉(zhuǎn)至中性面時，穿過線圈的磁通量______，而感應電動勢________。2．表征交變電流的物理量：周期T、頻率f，它們之間關(guān)系是_________；峰值：Em、Im、Um；有效值：E、I、U3．正弦交變電流的變化規(guī)律：瞬時值表達：e=______________，i=______________，u=____________峰值：Em=__________；正弦交變電流有效值與峰值的關(guān)系：E=__________，I=____________，U=_____________4．電感電容：感抗RL=2πfL容抗RC=1/（2πfc）電感作用：________，_________；_________，__________；電容作用：_____________，_____________；____________；______________。5．理想變壓器：原理：______________；原副線圈輸入輸出功率的關(guān)系：__________；電壓與匝數(shù)的關(guān)系：_________；電流與匝數(shù)的關(guān)系：只有一個副線圈時，___________；有多個副線圈時，________________6．遠距離輸電：導線上的功率損失_________________；導線上的電壓損失______________二、專題講練專題一交變電流的四值交變電流的四值是指：瞬時值、峰值、有效值、平均值1、瞬時值：反映不同時刻交變電流的大小和方向，正弦交流瞬時值表達式為：，。應當注意必須從中性面開始。生活中用的市電電壓為220V，其峰值為______V，頻率為____HZ，所以其電壓瞬時值的表達式為u=__________V。針對練習：（1）、有一正弦交流電源，電壓有效值U=120V，頻率為f=50Hz向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0=60V，試估算在一個小時內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間有多長？（2）、交流發(fā)電機的線圈從平行磁場的位置開始勻速轉(zhuǎn)動，與它并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為14.1V，那么當線圈轉(zhuǎn)過30°時交流電壓的瞬時值為_________V。2．峰值：它是瞬時值的_____值，它反映的是交變電流大小的變化范圍，當線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，______（轉(zhuǎn)軸垂直于磁感線）。電容器接在交流電路中，則交變電壓的峰值不能超過電容器的耐壓值。針對練習3、一只氖管的起輝電壓為50V，把它接在u=50sin314tV的交變電源上，在一個交變電壓的周期內(nèi)，氖管的發(fā)光時間為（）A．0.02sB．0.01sC．0.015sD．0.005s3、有效值：交變電流的有效值是根據(jù)電流的______規(guī)定的：讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的____相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。正弦交流電的有效值跟最大值之間的關(guān)系是：_______，_________對于非正弦交變電流的有效值以上關(guān)系不成立，應根據(jù)定義來求。通常所說交流電壓、電流是用電壓表、電流表測得的，都是指________。用電器上所標電壓、電流值也是指______。在計算交變電流通過導體產(chǎn)生熱量、熱功以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用_________。針對練習4、通過某電阻的周期性交變電流的圖象如圖所示。求該交變電流的有效值I。4、平均值：它是指交流電圖象中圖線與橫軸所圍成的面積值跟時間的比值。其量值可用法拉第電磁感應定律·來求，特殊地，當線圈從中性面轉(zhuǎn)過90度的過程中，有。計算平均值切忌用算術(shù)平均法即求解。平均值不等于有效值。針對練習5、如圖所示，求線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60°角的過程中，通過線圈某一橫截面的電量。針對練習6、交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為R。當線圈由圖中實線位置勻速轉(zhuǎn)動90°到達虛線位置過程中，求：⑴通過R的電荷量q為多少？⑵R上產(chǎn)生電熱QR為多少？⑶外力做的功W為多少？專題二感抗和容抗（統(tǒng)稱電抗）1、感抗表示電感對交變電流的阻礙作用，其特點是“通直流，阻交流”、“通低頻，阻高頻”。2、容抗表示電容對交變電流的阻礙作用，其特點是“通交流，隔直流”、“通高頻，阻低頻”。C1C2針對練習7、左右兩個電路都是從左端輸入信號，從右端輸出信號。左圖中輸入的是高頻、低頻混合的交流信號，要求只輸出低頻信號；右圖中輸入的是直流和低頻交流的混合信號，要求只輸出低頻交流信號。那么C1、C1C2針對練習8、對于如圖所示的電路，下列說法正確的是（）A．雙刀雙擲開關(guān)S接上部時，燈泡亮度較大B．雙刀雙擲開關(guān)S接下部時，燈泡亮度較大C．雙刀雙擲開關(guān)S接下部，同時將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出的過程中，燈泡亮度變大D．雙刀雙擲開關(guān)S接下部，同時將電感線圈的L的鐵芯抽出，在抽出的過程中，燈泡亮度變小專題三理想變壓器1．理想變壓器的電壓變化規(guī)律為U1/U2＝________2．輸入輸出功率關(guān)系：________3．只有一個副線圈的理想變壓器的電流變化規(guī)律I1/I2＝__________4．變壓器的電壓決定電壓；電流決定電流；功率決定功率n2Ln3R220Vn1針對練習9、理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的實際功率為36W，測得初級線圈的電流為I1n2n3R220Vn1針對練習10、在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個圖中，能正確反應其工作原理的是（）AAAAA零線火線火線零線零線火線零線火線A.B.C.D.針對練習11、如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1，電源電壓為U，求B燈兩端的電壓UB為多少?針對練習12、如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大專題四遠距離輸電遠距離輸電的示意圖如圖所示：包括發(fā)電機、兩臺變壓器、輸電線等效電阻和負載電阻。并按照規(guī)范在圖中標出相應的物理量符號。一般設兩個變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)分別為、n1、n1′,n2、n2′，相應的電壓、電流、功率也應該采用相應的符號來表示。從圖中應該看出功率之間的關(guān)系是：P1=P1′，P2=P2′，P1′=Pr=P2。電壓之間的關(guān)系是：。電流之間的關(guān)系是：。可見其中電流之間的關(guān)系最簡單，中只要知道一個，另兩個總和它相等。因此求輸電線上的電流往往是這類問題的突破口。輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計算時都必須用，而不能用。針對練習13、在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站，輸送的電功率為P=500kW，當使用U=5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：⑴這時的輸電效率η和輸電線的總電阻r。⑵若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應使用多高的電壓向外輸電？針對練習14、發(fā)電機輸出功率為100kW，輸出電壓是250V，用戶需要的電壓是220V，輸電線電阻為10Ω.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：（1）在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比.（2）畫出此輸電線路的示意圖.（3）用戶得到的電功率是多少？針對練習15、學校有一臺應急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r=1Ω，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為R=4Ω，全校22個教室，每個教室用“220V，40W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：⑴發(fā)電機的輸出功率多大？⑵發(fā)電機的電動勢多大？⑶輸電線上損耗的電功率多大？~~R6．1傳感器及其工作原理一、基礎(chǔ)知識：1、傳感器演示實驗：（1）定義：傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷的儀器。（2）傳感器的作用是把非電學量轉(zhuǎn)化為電學量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制。幾種常見的傳感器：2．制作傳感器常用的一些元器件：（1）光敏電阻特點：光敏電阻受到光照時電阻會變小。硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照增強，載流子增多，導電性能變好。作用：光敏電阻能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)化為電信號。（2）．熱敏電阻和金屬熱電阻金屬導體的電阻隨溫度升高而變大；金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度交差。熱敏電阻（半導體材料）的阻值隨溫度升高而變小，熱敏電阻靈敏度高，但化學穩(wěn)定性較差，測量范圍較小。熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)嵝盘栟D(zhuǎn)化為電阻這個電信號。（3）．霍爾元件設載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運動的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達式為①載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差，載流子受到的電場力為當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即②由①②式得③式中的nq與導體的材料有關(guān)，對于確定的導體，nq是常數(shù)。令，則上式可寫為④一個確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。二、實例探究光敏電阻及其應用【例1】如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是（）A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次熱敏電阻及其應用【例2】有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（）A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻霍爾元件及其應用【例3】如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應強度為B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應現(xiàn)象）6．2傳感器的應用一、基礎(chǔ)知識：1、傳感器應用的一般模式閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。2．力傳感器的應用——電子秤閱讀教材61頁最后一段，思考并回答問題。（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量？總結(jié)點評，結(jié)合板畫強調(diào)講解應變片測力原理（如圖所示）。應變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量。3．聲傳感器的應用——話筒（1）話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。（2）動圈式話筒的工作原理是電磁感應現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應電流（電信號），感應電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。（3）電容式話筒的工作原理：利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電．當聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓．優(yōu)點：保真度好。（4）駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，工作電壓低。駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場中，在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場中被極化后，去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體．現(xiàn)象：不同的聲波信號，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。4．溫度傳感器的應用——電熨斗、日光燈的啟動器、電飯鍋、測溫儀溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的．電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。（1）電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）（2）啟動器的結(jié)構(gòu)示意圖：（3）電飯鍋的原理圖現(xiàn)象：當感溫鐵氧體的溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體與磁鐵分離。說明溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體的磁性消失。結(jié)構(gòu)示意圖開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103℃”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱．（4）測溫儀：優(yōu)點：可以遠距離讀取溫度的數(shù)值．因為溫度信號變成電信號后可以遠距離傳輸．常見的測溫元件有：熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等．5、光傳感器的應用——鼠標器、火災報警器（1）鼠標器：機械式和光電式機械式：鼠標器移動時，滾球運動通過軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號，計算機分別統(tǒng)計兩個方向的脈沖信號，紅外接收管處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應的位移。光電式：激光鼠標傳感器獲得影像的過程是根據(jù)，激光照射在物體表面所產(chǎn)生的干涉條紋而形成的光斑點反射到傳感器上獲得的，而傳統(tǒng)的光學鼠標是通過照射粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影來獲得。（2）火災報警器：報警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小．與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報．二、實例探究力傳感器的應用【例1】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為10N（取g=10m／s2）．（1）若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N，求此時汽車的加速度大小和方向．（2）當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零．溫度傳感器的應用【例1】在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對此，以下判斷正確的是（）①通電后，其電功率先增大，后減小②通電后，其電功率先減小，后增大③當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變④當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A．①③B．②③C．②④D．①④【例2】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當a、b端電壓Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當Uab>0時，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃．光傳感器的應用【例】如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間