第三章电磁感应

1、第三章 电磁感应 学习目标知识和技能第一节 电磁感应现象1知道磁通量，会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小；2知道感应电流的产生条件。第二节 法拉第电磁感应定律1知道什么是感应电动势；2识别什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率；3认识法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，会用该定律分析与解决一些简单的问题。第三节 交变电流1了解交变电流是怎样产生的；2定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量；3知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。第四节 变压器1了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流的电压；2认识变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系

2、。第五节 高压输电1了解为什么用高压输电；2知道减少远距离输送电能损失的主要途径。第六节 自感现象涡流1了解什么是自感现象、自感系数和涡流，了解影响自感系数大小的因素；2了解自感现象的利用和危害的防止；3初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的原理。过程与方法1通过电磁感应实验，体会科学探究的过程；2通过研究法拉第电磁感应定律的定性实验、探究变压器电压与匝数关系的实验体会猜想、设计实验、验证、控制变量等方法；3通过对自感现象的观察，加强对实验的观察、描述能力。情感、态度和价值观1收集资料，了解电磁感应定律的发现过程，知道电磁感应定律，列举电磁感应现象在生活和生产中的应用。体会人类探索自然规律的科

3、学态度和科学精神。2了解这些知识产生的历史背景，以及由此引发的人类思维、生产方式、生活方式的变革，认识科学技术和社会发展的互动关系，体验科学家不畏艰辛、勇于探索和创新的精神。3通过了解电磁感应(发电机、交变电流、自感现象、涡流)的利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。 学习指导一、本章知识结构二、本章重难点分析第一节 电磁感应现象1磁通量：穿过一个闭合回路的磁感线的多少。例1：穿过甲线圈的磁通量和穿过乙线圈的磁通量哪个大？(甲、乙线圈面积相等)。(答案：三种情况中，穿过甲线圈的磁通量均大于乙线圈)2产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合

4、电路中就有感应电流产生。例2：在例1各情境中若把同一线圈从甲位置移至乙位置，则移动过程中线圈中会有感应电流产生么？(答案：会产生感应电流，因为在移动过程中，穿过线圈的磁通量都发生了变化)例3：如图，让一闭合线圈穿过一有边界的磁场的过程中，会产生感应电流吗？解答：进入磁场的过程中(如图所示为此过程某一状态)，和离开磁场的过程中(如图所示其过程某一状态)，线框中均有感应电流产生。线圈完全淹没在磁场中的过程(如图所示为此过程某一状态)，没有感应电流。第二节 法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。(磁通量的变化率反映了磁通量变化的快慢。注

5、意区分磁通量，磁通量的变化，t磁通量变化的快慢)2单匝线圈中产生的感应电动势大小：n匝线圈中产生的感应电动势大小：3在闭合回路中只有电阻时，感应电流大小：产生感应电动势E感的部分相当于电源，R为闭合电路的总电阻。第三节 交变电流1交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流。例4：2交变电流的产生交流发电机模型：线圈绕垂直磁场的轴转动，穿过线圈的磁通量不断改变，线圈中产生感应电动势，并在闭合回路中产生感应电流。3正弦式交变电流的规律uUmsint iImsint4交变电流的有效值(1)有效值的定义：交流的有效值，是根据电流的热效应定义的。把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产

6、生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值称作交流电压、电流的有效值。(2)正弦式交变电流的有效值：5变压器电压与匝数的关系：理想变压器：(原线圈)电能磁场能(副线圈)电能(用电器)其他形式能(1)原、副线圈两端的电压与原、副线圈的匝数成正比；(2)原线圈的输入电功率与副线圈的输出电功率相等，随输出电功率变化而变化。6高压输电(1)远距离输电时，由于导线电阻生热，会造成电能损失，损失功率P热I2R。(2)远距离输电时，减少输电线路电能损失的途径：减小输电线电阻，减小输电电流。(3)在输电功率和输电导线电阻一定的情况下，通过高压输电减小输电电流，以减小损失。例5：输送1.0×105

7、W的电功率，用1.0×103V的电压送电，输电导线的电阻共计1.0，输电导线中的电流是_A，输电导线上因发热损失的电功率是_W；若改用1.0×104V的高压输送相同的功率，则输电导线中的电流是_A，输电导线上因发热损失的电功率是_W。答案：1.0×102；1.0×104；10；1.0×102。第六节 自感现象涡流1自感现象：线圈中电流的变化引起的磁通量变化，会在它自身激发感应电动势，这个电动势叫做自感电动势，这种现象叫做自感现象。自感的作用是阻碍电流的变化。电感的自感系数：线圈越大，匝数越多，自感系数越大；线圈加上铁芯比没有铁芯自感系数大。主要

8、应用：电感器(日光灯中电子镇流器的原件之一、交流电路中电感器对交变电流起阻碍作用)2涡流：只要空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，这种感应电流叫做涡流。主要应用：电磁炉、安检第一节 电磁感应现象1首先揭示电和磁之间存在相互联系的科学家是_；发现电磁感应现象的科学家是_。2面积是S的矩形导线框，放在一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框所在平面垂直，则穿过导线框所围面积的磁通量为ABBSCDB3如图所示，线圈abcd与通电直导线AB置于同一平面内，现将线圈向右平移至虚线所示的位置，在此过程中，穿过线圈的磁通量大小A先增大后减小B先减小后增大C逐渐增大D逐渐减小4不论用什么方法，

9、只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做_。5关于产生感应电流的条件，下述说法正确的是 ( )A位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流B闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流C闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流D穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，一定能产生感应电流6如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感生电流 ( )A向左或向右平动B向上或向下平动C垂直纸面向里或向外平动D绕O1O2或O3O4转动7在图中，

10、线圈M与线圈P绕在同一铁芯上，则 ( )A当合上开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流B当合上开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流C当断开开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流D当断开开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流8现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计(如指针发生偏转，即说明有感应电流产生)及开关如图连接，进行研究感应电流产生条件的实验。关于实验现象以下说法正确的是 ( )A闭合开关的瞬间，在B线圈所在回路内有感应电流产生B闭合开关以后，在B线圈所在回路内有持续的感应电流C滑动变阻器的滑动端在滑动过程中，电流计指针静止在中央不动D在断开开关时，电流计指针静止在中央不动第二节 法

11、拉第电磁感应定律1闭合电路中由于磁通量的变化，电路中产生了感应电流，也就是产生了_。产生感应电动势的那部分电路相当于_，电路中的感应电动势与_成正比。这就是法拉第电磁感应定律。2关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 ( )A跟穿过闭合电路的磁通量的大小有关系B跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系C跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系D跟电路的电阻大小有关系3如图所示，导体AB是金属线框的一个可动边，在磁场中以速度v向右匀速移动，关于AB边上产生的感应电动势E的大小，说法正确的是 ( )Av越大，E越大Bv越小，E越大CE的大小与v无关DAB边上根本不会产生感应电动势4如图，虚线所示的范

12、围内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，矩形线框abcd沿水平方向并自左向右匀速通过磁场。当线框通过图中、位置时，线框内的感应电流分别为i1、i2、i3，则 ( )Ai1i3 i20Bi1i3 i20Ci1i3i2Di1i3 i205如图所示。一个线圈有100匝，线圈和电阻器R组成的闭合回路电阻共为2。有一个匀强磁场穿过线圈，磁通量为0.08Wb。4s末穿过线圈的磁场随时间均匀减小到零。在此4s内，磁通量变化率为_，线圈中感应电动势大小为_，感应电流大小为_。6有一个1000匝的线圈，在0.4s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。如果线圈的电阻是10，把它跟

13、一个电阻是990的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？第三节 交变电流1交流的有效值是根据_来规定的，对于正弦交流，它的有效值是其峰值的_倍。若把电容器接在交流电路中，则它能起到隔直流和_作用。2频率为50Hz的正弦电流，对人体的安全电压有效值不能超过36V，这个交流电压的周期是_s，峰值是_V。3有一台使用交流的电冰箱上标有额定电压为“220V”的字样，这“220V”是指( )A交流电压的瞬时值B交流电压的有效值C交流电压的平均值D交流电压的最大值4以下用电器中，工作时使用交变电流的是 ( )A电动自行车B电磁炉C手机D电视机5浴室取暖器也就是我们常说的“浴霸”，是给浴室加热的

14、电器，它是由几盏特殊的灯泡完成加热工作的。下面是一台浴室取暖器的说明书，上面附有电路原理图，它有两个相同的加热灯泡。××牌多功能取暖器型 号FG5.5D防触电保护类别额定功率550W防水等级IPX2电 源220V50Hz出厂编号No. 630033737GW执行标准GB4706.11998GB4706.232003××科技电器有限公司根据这个说明书可以知道，这台取暖器所加交流的表达式应为e_sin100t，这台取暖器的两盏灯都打开时，消耗的电功率是_W；当只打开一盏灯时，通过取暖器的工作电流是_A。6如图所示交变电流，其电流的最大值是_A，电流的有效值是

15、_A；此交变电流的周期是_s，频率是_Hz；若使此电流通过阻值为1的电阻，则一个周期内在该电阻上产生的热量是_J。第四节 变压器1如图关于变压器的原理，下面的说法正确的是 ( )A原线圈上加交变电压后可以在副线圈中产生交变电流B铁芯中有交变磁场C原线圈上加恒定电压后可以在副线圈中产生恒定电流D副线圈相当于负载R的电源2一台理想变压器，原线圈与副线圈的匝数分别为1100和180。现将变压器原线圈接在交流电源上，设输入电压为U1，输出电压为U2，那么 ( )A若U1220V，则U236VB若U1220V，则U218VC若U1110V，则U236VD若U1110V，则U218V3右图为一台理想变压器

16、，初、次级线圈的匝数分别为n1400匝，n2800匝。连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定( )A它的输入功率等于它的输出功率B它的输出功率可以大于它的输入功率C原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比D这是一台升压变压器*4.一台理想变压器的原线圈有1320匝，副线圈有36匝。原线圈与220V的交变电压相接，计算副线圈两端输出的电压。若副线圈接有电阻是3负载，求副线圈的输出功率。*5.一台给低压照明电路供电的变压器，初级所加交流电压为u311sin314tV。能够使次级获得有效值为36V的安全电压，它的初、次级线圈匝数之比应为_。当次级电路使五盏“36V 40W”的灯泡正常发光时，它的初级电流的

17、有效值是_A。(该变压器可视为理想变压器)第五节 高压输电1远距离输电都采用高压输电，其优点是 ( )A可增大输电电流B可增大输电线上的电功率C可增大输电功率D可减少输电线上的能量损失2关于远距离输电，说法正确的是 ( )A为了减小输电过程的能量损失，应无限提高输电电压B为了减小输电过程的能量损失，输电线越细越好C利用电网供电可以调整不同地区电力供需的平衡D利用电网供电可以减少发电设施的重复建设3某电厂原采用电压U1输电，后改用U220U1的电压输电，不考虑其他的变化，则( )A输电电流变为原来的120B输电电流变为原来的1400C输电线上电能的损失降为原来的140D输电线上电能的损失降为原来

18、的1400第六节 自感现象涡流1由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫_现象。电路中自感的作用是_。2关于自感系数，下列说法错误的是 ( )A其他条件相同，线圈越短自感系数就越大B其他条件相同，线圈匝数越多自感系数就越大C其他条件相同，线圈横截面越小自感系数就越大D其他条件相同，有铁芯的线圈比没有铁芯的线圈自感系数大3如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是 ( )A合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮C断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会才熄灭D断开开关K切断电路时，A

19、1立刻熄灭，A2过一会才熄灭4以下各项应用中，与自感有关的是 ( )A日光灯的镇流器B切断高压电源时，用特制的安全开关，防止产生电弧，保障安全C在显像管中，电子通过磁场时发生偏转D在高层建筑物上安装避雷针5关于涡流以下说法正确的是 ( )A只要空间有磁场，放在其中的导体中就会产生涡流B变压器的铁芯用硅钢片叠合而成，是为了减小涡流的影响C常用于飞机场、火车站安检、扫雷、探矿等工作的金属探测器是利用涡流工作的D电磁炉可以对符合要求的不锈钢锅、铁锅进行加热；它是利用电磁感应产生的涡流工作的，因此可以不接电源使用6以下哪些做法不符合安全用电的原则 ( )A电器金属外壳接地B同一接线板上同时使用几个大功

20、率的用电器C拔出插座时，用手握住插头，不拉扯电线D用铜丝代替保险丝本章测试1如图所示，把一个单匝矩形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量_；当线圈绕OO轴转动到线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量_。(填“最大”或“最小”)2如图所示在较宽大的匀强磁场中，可使线圈中产生感应电流的是 ( )A线圈向右平移B线圈向左平移C线圈垂直纸面向外平移D线圈绕OO转动3关于电磁感应现象的有关说法，正确的是 ( )A只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流产生B穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小C穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应

21、电流越大D穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大4如图所示，线圈abcd与通电直导线AB置于同一平面内，可以使线圈中产生感应电流的措施是 ( )A使AB中的电流增大B在AB中通正弦式交变电流C使线圈abcd向右平移D使线圈abcd以导线AB为轴转动5有一个200匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.12Wb，线圈中的感应电动势为 ( )A0.2VB20VC0.4VD40V6有一正弦交流，它的电流瞬时值的表达式为i10sin314tA。那么它的电流有效值是( )A10ABAC314AD50A7一白炽灯泡上标“220V 40W”，那么为了使它正常发光，所使用的正弦交流是 ( )A电压最大值为220V，电流最大值约为0.18AB电压最大值为311V，电流最大值约为0.26AC电压有效值为220