电磁感应与交流电专题.

1、电磁感应专题借过闭合)电路的磁通量发生变化产生感应电动势(电流的条件电磁感应I感应电动势(电涼的方向丫闭台电路的部分)导体做切割鎰感线运动右手定则.楞次定律感应电动蛰的大小导体做切割磁感线运动：E = Bivn&法拉弟电磁感应定律；国“込応怛感现象*日光灯电路山，其中n为1.法拉第电磁感应定律感应电动势的大小跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比。线圈匝数。2 .法拉第电磁感应定律内容的理解(1)感应电动势的大小: 定要闭合。E =為二。公式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不(2) 0不能决定 联系。g40E的大小，才能决定E的大小，而 与之间没有大小上的A5(3) 当冷：仅由B的变化引

2、起时，则-一:;当亠仅由S的变化引起时，则E = nB。E k 11(4) 公式中，若匸 取一段时间，则 E为二 这段时间内的平均值。当磁通量不是均匀变化的，则平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值。3 .分类感生电动势：由感生电场产生的感应电动势，叫感生电动势。感应电动势可用动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势，叫动生电动势。L二二-T求出特别提醒：(1) 感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因。感应电场的方向同样可由楞次定律 判断。(2) 动生电动势原因分析：导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生动生电动势，它是 由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的。疑难导析 = E

3、对 - a公式二与的区别与联系E KE = BLv sin &(i)求的是血 时间内的平均感应电动势， E(i)求的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某与某段时间或某个过程相对应个位置相对应区别(2 )求的是整个回路的感应电动势，整个回 路的感应电动势为零时，其回路某段导体的 感应电动势不一定为零(2)求的是回路中一部分导体切割磁感线时产生 的感应电动势(3 )由于是整个回路的感应电动势，因此电(3)田是 部分导体切割磁感线的运动产生源部分不容易确定的，该部分就相当于电源公式拉和E二Eh sin 0是统一的，当i Af TO时，E为瞬时感应电动势，只是由于联系高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬

4、时感应电动势，而公式E-Bh 9的v若代入y ,则求出的&为平均感应电动势0：如图所示三种情况导体棒长均为L,匀强磁场的磁感应强度均为B,导体棒的平动速度为V,转动角速度为 J，试分别求出产生的感应电动势。甲乙丙解:一、楞次定律的另一表述感应电流的效果总是要阻碍产生.感应电流的原因.，常见有以下几种表现：1 就磁通量而言，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。即当原磁通量增加时， 感应电流的磁场就与原磁场方向相反，当原磁通量减少时， 感应电流的磁场就与原磁场方向相同，简称口诀“增反减同”。2就相对运动而言，阻碍所有的相对运动，简称口诀：“来拒去留”。从运动的效果上看，也可以形象地表述

5、为“敌”进“我”退，“敌”逃“我”追。如图所示，若条形磁铁（“敌”）向闭合导线圈前进，则闭合线圈（“我”）退却；若条形磁 铁（“敌”）远离闭合导线圈逃跑，贝则闭合导线圈（“我”）追赶条形磁铁。3 .就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化。 若穿过闭合电路的磁感线皆 朝同一个方向，则 磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有增大趋势，简称口诀：“增缩减扩”； 若穿过闭合电路的磁感线朝两个相反的方向都有，以上结论可能完全相反。 如图所示，当螺线管B中的电流减小时，穿过闭合金属圆环 A的磁通量将减小，这时A环有收缩的趋势， 对 这一类问

6、题注意讨论其合磁通的变化。44 .就电流而言，感应电流阻碍原电流的变化。即原电流增大时，感应电流方向与原电流方向相反；原电流减小时，感应电流的方向与原电流方向相同，简称口诀：“增反减同”。如图所示，电路稳定后，小灯泡有一定的亮度，现 将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内，在插入过程中感应电流的方向与线圈中的原电流方向相反，小灯泡变暗（判定略）。二、如何理解楞次定律中的“阻碍”？1. 谁起阻碍作用？要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”。2 .阻碍什么？感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量。3 .怎样阻碍？当引起感应电流的磁通量

7、（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反， 感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场 的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。4 .“阻碍”不等于“阻止”当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加；当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少。“阻碍”也并不意味着“相反”。在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍” 作用认为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反，事实上，它

8、们可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断。如图所示，甲图中感应电流的磁场与原磁场方向相反，表现为阻碍原磁通量的增加；乙图中感应电流的磁场与原磁场方向相同，表现为阻碍原磁通量的减少。5 电磁感应过程实质上是能的转化和转移过程楞次定律中的“阻碍”正是能的转化和守恒定律的具体体现。三、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流作用力左手定则电磁感应部分导体切割磁感线运动右手疋则闭合回路磁通量变化楞次定律感应电流方向的判断(1) 应用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤可

9、以用下面的方框图加以概括:该方框图不仅概括了根据楞次定律判定感应电流方向的思路，同时也描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素。楞次定律是判定感应电流、 感应电动势方向的一般方法， 适用于各种情况的电磁感应现象。(2) 利用右手定则判断感应电流方向右手定则仅适用于导体切割磁感线产生感应电流(电动势)的情况，对这种情况用右手定则判断方向较为方便。平面线圈用细杆悬于 P点，开始时细杆处于水平位置，放手后让它在如图所示 的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直， 着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为（A当线圈第一次通过位置 I和

10、位置n时，顺）.逆时针方向 .逆时针方向 顺时针方向 顺时针方向逆时针方向 顺时针方向 顺时针方向 逆时针方向X)tBIt、电阻R、 正上方，N极朝下， 端的过程中，流过A电容C与一线圈连成闭合电路， 如图所示。现使磁铁开始自由下落，R的电流方向和电容器极板的带电情况是（条形磁铁静止于线圈的在N极接近线圈上.从.从.从.从a到 a到 b到 b到b,b,a,a,上极板带正电 下极板带正电 上极板带正电 下极板带正电（1）运用楞次定律判定感应电流的方向可归结为：“一原，二感，三电流”。即：明确原磁场；确定感应电流的磁场；判定感应电流的方向。（2）流程为：根据原磁场（I方向及情况）确定感应磁场（丄匕

11、感方 向）亠亠判断感应电流（气方向）。C、如图所示，光滑固定导轨M N水平放置，两根导体棒成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时（）A . P、Q将互相靠拢B . P、Q将互相远离C .磁铁的加速度仍为g D .磁铁的加速度小于 gP、Q平行放于导轨上，形如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ*利用楞次定律的推广含义MN当PQ在外力作用下运动时， MN在磁场力的作用下向右 运动，则PQ所做的 运动可能是（）A .向右加速运动B .向左加速运动C .向右减速运动D .向左减速运动*灯泡闪亮的原因如图所示，原来电路闭合并处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为 和，方向

12、都是从左向右。在断开 S的瞬间，灯A中原来的从左向右的电流 -立即消失，但是灯 A与线 圈L组成一闭合回路，由于L的自感作用，其中的电流 2g2 n B S4 R r,Qr旦 Q n B S2RR r 4 R r。这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程,.电流通过电阻,.又将电2 2 2能转化为内能，即放出电热 。因此 W=Q =n B S。一定要学会用能量转化和守恒定律4(R + r)来分析功和能。三、变压器、电能输送1. 理想变压器的构造、作用、原理及特征: 构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器.作

13、用：在输送电能的过程中改变电压.”一原理：其工作原理是利用了 电磁感应 现象.特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压.2. 理想变压器的理想化条件及其规律.在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：E1 = n11 , E2工n2211 At22 n忽略原、副线圈内阻，有U 1= E1 ,U2= E2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁通量都相等，于是又有U1n1由此便可得理想变压器的电压变化规律为U 2n2(问题：电打火需要

14、 n2很大？)在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为 铜损和 铁损”，有P1=P2而P1=I 1U1P2=I 2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为11n 2U1I1 勺2丨2,I 2n1由此可见：(1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗 (实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.)(2 )理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想 条件下的新的表现形式.3、规律小结(1 )熟记两个基本公式：勺=上，即对同一变压

15、器的任意两个线圈，都有电压和匝数U 2 门2成正比。P A=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。(2 )原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等.(3 )原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样(4) 公式 丛二比,上=01中，原线圈中Ui、h代入有效值时，副线圈 对应的6、I2也是U2 n2 I2 n2有效值，当原线圈中 Ui、li为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值.(5) 需要特别引起注意的是： 只有当变压器 只有一个副线圈工作 时，才有： 山“ 丄二上 1 12 2 12 n 变压器的输 入功率由输出功率决定|,往往用到:匕

16、|血1爪，即在输入电压确定 11 1飞丿以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比， 与原线圈匝数的平方成反比， 与 副线圈电路的电阻值成反比。式中的 R表示负载电阻的阻值，而不是 负载” 负载”表示副 线圈所接的用电器的实际功率。实际上， R越大，负载越小；R越小，负载越大，通常说的 增大输出端负载，可理解为负载电阻减小；同理加大负载电阻可理解为减小负载。U1_ n1| U 2注意变压器的制约问题 I/U 2 ./Phu 2/R负载|R F2|RU1 hU1决定 U2决定 2决定1决定【例】如图所示为一理想变压器K为单刀双掷开关,R为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压，

17、I1为原线圈中的电流强度，则()A .保持U1及R的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B .保持R的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，K合在a处，使R上滑，X将增大D .保持R的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大【附加题】甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中，如图1所示。已知两变压器负载电阻的阻值之比为R 甲: R乙=2: 1,设甲变压器原线圈两端的电压为U甲，副线圈上通过的电流为I，甲；乙变压器原线圈两端的电压为U乙，副线圈上通过的电流为I，乙。则以下说法正确的是：()A. U 甲=U 乙，I甲=1，乙;B. U 甲=2U 乙，I，甲=21，乙;K 12-15C. U甲=U乙，I甲=?I乙；D . U甲=2U乙，I甲=1乙。4、变压器的分类(1) 分类：电压互感器和电流互感器.(2) 电压互感器：如图 5 - 74甲所示，原线圈并联在待测 高压电路中，畐U线圈接电压表 .互感器将高电压变为低电压， 通过电压表测低电压，结合匝数比可计算