高中物理新课标版人教版选修1-1精品课件：3.0《电磁感应》.ppt

3.1电磁感应现象,新课标高中物理选修11,第三章 电磁感应,3.2法拉第电磁感应定律,3.3交变电流,3.4变压器,3.6自感现象 涡流,3.5高压输电,一、电磁感应现象 1、电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线 ，或穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流的现象。,物理学中把这种现象叫做电磁感应.由电磁感应产生的电流叫做感应电流.,2、产生感应电流条件： 穿过闭合电路的磁通量发生变化。 磁通量：穿过闭合回路的磁感线的条数。= B S,在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。,1、感应电动势,二、法拉第电磁感应定律,1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率/t成正比,2、法拉第电磁感应定律：,2)数学表达式,（注意单位）,若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：,3、一个有用的推论：,情景：,直导线在磁场中切割磁感线时 感应电动势的计算。,方法：,（1）V/B时，,（2）V垂直B时，,E=BLV,E=0,（3）一般情况，,说明：,本公式计算的是与速度的对应值。,1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。,2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。,25V,16V,7,定子-磁体或线圈,转子-线圈或磁体,交流发电机将机械能转化为电能,三、交变电流,8,3、工作原理图,9,10,2、正弦式电流的表达式与图象,i=Imsint u=Umsint,i、u表示瞬时值； Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值； 是线圈转动的角速度,正弦曲线,正弦式电流,11,3、描述交流的周期和频率,1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是s,2）频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位赫兹，简称赫，符号是Hz,3）频率和周期有如下关系：,4）我国使用的交变电流，频率是50 Hz。,12,4、交流能够通过电容器,2）电容器主要应用：,1）解释：,隔直流、通交流,13,5、交流的有效值,（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念(根据电流的热效应规定的),（2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值,（4）说明：,14,（3）有效值与峰值的大小关系：,b.电器仪表测量的也都是交流的有效值。 c.交流电的峰值要小于电容器的耐压值,a.在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的有效值。,15,例.下列表示交变电流的有（ ） 表示正弦式交变电流的有（ ）,CE,E,照明灯电压-220伏 机床上照明灯-36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压-几万伏 远距离输电-几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要,变压器就是改变交流电压的设备,几种常见的变压器,四、变压器的构造,1.示意图,原线圈,副线圈,铁芯,2.构造：,（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）,（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示,（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示,（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.,（5）输入功率：P1=U1I1; 输出功率：P2=U2I2.,3.电路图中符号,问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？,变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？,铁芯与线圈互相绝缘,4、变压器的工作原理,原线圈通以变化的电流时,会产生变化的磁场,磁通量是全部集中在铁芯内,不管闭合铁芯上绕多少匝线圈,穿过每组线圈的磁通量的变化率相同的.,原线圈,副线圈,铁芯,若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2 ？,电能-磁场能-电能的转换,闭合铁芯实现了电能-磁场能-电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型-理想变压器。,下面我们定量分析理想变压器的变压规律。,5、理想变压器的变压规律,原、副线圈中产生的感应电动势分别是：,原线圈回路有：,U1 E1=I1r1 0,则U1=E1,副线圈回路有：,E2=U2 +I2r2 U2,则U2=E2,若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：,理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比,n2 n1 U2U1 -升压变压器,n2 n1 U2 U1 -降压变压器,U1/U2= n1/n2,6、理想变压器的变流规律,问题：原副线圈的电流可能满足何规律？,1）理想变压器输出功率应等于输入功率,即:,U1I1=U2I2,I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1,P出= P入,2）理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比,I 1/ I 2= n2 / n1,变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。,此公式只适用于一个副线圈的变压器,1、输电线上有电能损失,由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.,五、高压输电,2、减少电能损失的方法,如何减少电能损失？,Q=I2Rt,措施,1、减小电阻,2、减小电流,3、缩短通电时间,X,分析讨论：如何减小导线电阻？,我们直接给出电阻的决定式：,阅读教材P63，降低导线电阻内容,分析讨论：如何减小导线中的电流？,注：发电机输出功率是一定的,I=P/U,由此可见：增大输电线路中的电压 可以有效的减小输电线路中的电流,此时电路中电能的损失就为：,W损=Q=I2Rt =（P2/U2）Rt,损失的功率：,P损=I2R =（P2/U2）R,六、自感 现象 涡流,1导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变化 2自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象 3自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势,电感器 自感系数,1电感器：电路中的线圈又叫电感器。 2、自感系数L： （1）描述电感器的性能的，简称自感或电感。 （2）L大小影响因素：由线圈本身的特性所决定，它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关 3、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用。,4应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器中，有电阻器、电容器、电感器件,5危害：在切断自感系数很大，电流很强的电路的瞬间，产生很高的自感电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关,涡流及其应用,1变压器在工作时，除了在原、副线圈产生感应电动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。 一般来说，只要空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流,2、应用： （1）新型炉灶电磁炉。 （2）金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。,3、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。,例1.如图12-8-1所示，电路中，L为自感系数较大的线圈，开关接通且稳定后L上电流为1A，电阻R上电流为0.5A，当S突然断开后，R上的电流由 A开始 ，方向是 .,例2 、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表A1 、 A2指针的偏转情况是：（ ） A. A1向左，A2向右 B. A1向右，A2向左 C. A1 、A2都向右 D. A1 、A2都向左,A,例3、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表A1 、 A2指针的偏转情况是：（ ） A. A1向左，A2向右 B. A1向右，A2向左 C. A1 、A2都向右 D. A1 、A2都向左,A,例4. 如图所示，多匝电感线圈