课件26张PPT。章 末 整 合一、电磁感应现象及其应用
1．判断有无感应电流的方法
分析是否产生感应电流，关键就是要分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的．所以在做这类题时应注意：
(1)熟记条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管内外磁感线分布情况是解决问题的基础．
(2)学会找特殊位置并分析其变化．
【典例1】 (多选)当线圈中的磁通量发生变化时，则( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中一定有感应电动势
C．感应电动势的大小与线圈的电阻无关
D．磁通量变化越快，产生的感应电动势越大答案 BCD二、理想变压器的几种关系
1．具备了以下条件的变压器称为理想变压器：(1)不计铜损，即变压器的原、副线圈的内阻很小，可以忽略，在有电流通过时认为不产生焦耳热．(2)不计铁损，即变压器铁芯内不产生涡流，无热损耗．(3)不计磁漏，即原、副线圈中的磁通量总保持相同．2．几种关系
(1)输入功率与输出功率．
理想变压器本身无电能损失，所以有P入＝P出．但应注意的是，输入功率由输出功率决定，即输出功率增大，输入功率也随之增大；输出功率减小，输入功率也随之减小．通俗地说，就是用多少给多少，而不是给多少用多少．
即当线圈的结构一定时，n1、n2一定，输出电流I2决定输入电流I1.输出电流增大，输入电流也随着增大；输出电流减小，输入电流也随着减小．当变压器有多个副线圈同时都有输出时，同样有输出电流决定输入电流的关系．【典例2】 如图3－6－14所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝2∶1，原线圈接200 V交流电源，副线圈接额定功率为20 W的灯泡L，灯泡正常发光，当电源电压降为180 V时，求灯泡实际消耗功率与其额定功率之比．图3－6－14 1．下图中能产生感应电流的是( )
【答案】B
【解析】A项线圈在运动过程中磁通量不变化，D项线圈在运动过程中磁通量始终为零，C项不是闭合线圈，故只有B项产生感应电流．专题小练2．穿过一个电阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，则( )
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V
B．线圈中的感应电动势一定是2 V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A
D．线圈中的感应电流不一定是2 A
【答案】B3．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图3－6－15所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )图3－6－15 【答案】D
【解析】原线圈中电压的有效值是220 V，由变压比知副线圈中电压为100 V，流过电阻的电流是10 A，故输入功率为1×103 W；与电阻并联的电压表的示数是100 V；经过1分钟电阻发出的热量是6×104 J．故只有D正确．4．(多选)如图3－6－16所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，T为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )图3－6－16
A．保持U1及T的位置不变，S由a合到b时，I1将增大
B．保持U1及T的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率将减小
C．保持U1不变，S合在a处，使T上滑，I1将增大
D．保持T的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
【答案】ABD5．如图3－6－17所示，闭合线框的质量可忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s时间拉出，通过导线截面的电荷量为q1，第二次用0.9 s时间拉出，通过导线截面的电荷量为q2，则q1∶q2＝________.图3－6－17 【答案】1∶1 课件34张PPT。一 电磁感应现象一、划时代的发现
1．奥斯特在1820年发现了_______________，即“电能生磁”．
2．1831年，法拉第发现了______________，即“磁可生电”．电流磁效应 电磁感应现象 二、电磁感应现象
1．当穿过____________________发生变化时，回路中就有__________产生，这种现象叫做_________________．在电磁感应中产生的电流叫做____________．
2．电磁感应现象发现的意义
(1)电磁感应现象的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了________作为一门统一学科的诞生．
(2)电磁感应现象的发现为完整的电磁学理论奠定了基础，奏响了_____________________的序曲．闭合回路的磁通量 电流 电磁感应 感应电流电磁学 电气化时代 三、电磁感应的产生条件
1．磁通量
(1)意义：表示穿过一个____________________的磁感线条数的多少．
(2)引起磁通量变化的原因(B为磁感应强度，S为线圈面积)．
①B不发生变化，____发生变化；
②____发生变化，S不发生变化；
③B发生变化，____发生变化．闭合电路SBS
2．感应电流的产生条件
只要穿过________电路的________发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．闭合磁通量 一、电磁感应现象
1．电流的磁效应是指电流周围产生磁场即“电生磁”，而电磁感应现象是利用磁场产生感应电流即“磁生电”，是两种因果关系相反的现象．
2．搞清现象的因果关系是“电生磁”还是“磁生电”，是正确区分以上两种现象的关键．二、产生感应电流的条件
1．实验探究感应电流产生的条件
(1)利用蹄形磁铁的磁场
如图3－1－1所示，将导体ab和电流表连接组成闭合电路．图3－1－1 ①当导体ab在磁场中做切割磁感线的运动时，电流表的指针发生偏转．
②当导体ab在磁场中做与磁感线平行的运动时，电流表的指针不发生偏转．图3－1－2
(2)利用条形磁铁的磁场
如图3－1－2所示，将螺线管用导线与电流表连接组成闭合电路，把条形磁铁插入螺线管，然后静止在螺线管中，最后从螺线管中拔出来，观察以上三个过程中电流表的指针是否偏转，并分析螺线管中磁通量的变化情况．
①条形磁铁插入螺线管的过程中，线圈B中磁通量增加，电流表指针发生偏转；
②条形磁铁静止在螺线管中不动时，线圈B中磁通量不变，电流表指针不发生偏转；
③条形磁铁从螺线管中拔出的过程中，线圈B中磁通量减少，电流表指针发生偏转； (3)利用通电螺线管的磁场
如图3－1－3所示，用导线把一个大螺线管B与电流表连接成闭合电路，套在大螺线管B中的小螺线管A通过滑动变阻器、开关与电源连接．图3－1－3 ①开关接通的瞬间，电流表指针发生偏转，线圈B中磁通量增加，有感应电流产生；
②开关接通，滑片不动，电流表指针不发生偏转，线圈B中磁通量不变，无感应电流产生；
③开关接通，滑片移动，电流表指针发生偏转，线圈B中磁通量改变，有感应电流产生；
④开关断开的瞬间，电流表指针发生偏转，线圈B中磁通量减少，有感应电流产生．
2．结论
不论用什么方法，不论何种原因，只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．
3．产生感应电流的条件
(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化．思考与讨论
[教材第47页]
点拨 感应电流的产生必须具备两个条件：一是电路要闭合，即要具备形成电流的回路；二是电路中的磁通量要发生变化．二者缺一不可. 教材资料分析【典例1】 下列现象中，属于电磁感应现象的是( )
A．小磁针在通电导线附近发生偏转
B．通电线圈在磁场中转动
C．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
D．磁铁吸引小磁针电磁感应现象
解析 电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动及受磁场力的作用，反映了磁场力的性质．所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象．
答案 C【变式1】
如图3－1－4所示，矩形区域ABCD内有匀强磁场，闭合线圈由位置1通过这个磁场运动到位置2.线圈在运动过程的哪几个阶段没有感应电流，哪几个阶段有感应电流？为什么？图3－1－4
【答案】线圈在没有进入磁场时、线圈全部在磁场中、线圈全部离开磁场这三个阶段，整个线圈不在磁场中或全部处在磁场中，所以没有感应电流产生；线圈在右边刚进入磁场到左边也进入磁场和右边刚出场磁场到左边也离开磁场的这两个阶段，线圈的一部分做切割磁感线运动，所以有感应电流产生．【典例2】 (多选)如图3－1－5所示，竖直放置的长直导线通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在下列情况中，能在线框中产生感应电流的是( )
A．线框向下平动
B．线框向右平动
C．线框以ab为轴转动
D．线框以直导线为轴转动感应电流有无的判断图3－1－5 解析 闭合线框abcd若平行于导线向下平动，穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故A错；线框若垂直于导线向右平动，远离导线，则线框中的磁感应强度减小，穿过线框的磁通量减小，故B对；线框在图示位置磁通量最大，若线框以ab为轴转动，则磁通量变小，故C对；若线框以导线为轴转动，在任何情况下磁感线与线框所在平面均垂直，磁通量不变，故D错；所以本题正确答案为B、C.
答案 BC
借题发挥 感应电流的产生条件是穿过闭合电路中的磁通量发生变化．不管什么原因，只要是穿过闭合电路中的磁通量变化了，就必然会产生感应电流．【变式2】
关于电磁感应，下列说法正确的是( )
A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B．导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流
C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流
【答案】D【解析】产生感应电流有两个必要条件：一是闭合电路，二是回路中磁通量发生变化，二者缺一不可．导体相对磁场运动或导体做切割磁感线运动时，不一定组成闭合电路，故A、B错误．即使是闭合回路做切割磁感线运动，回路中磁通量也不一定发生变化，如右图所示，闭合导体虽然切割磁感线，但回路中磁通量始终未变，故无感应电流产生，C错误．1．通电直导线穿过闭合线圈L，如图3－1－6 所示，则( )
A．当电流I增大时，线圈L中有感应电流
B．当L左右平动时，L中有感应电流
C．当L上下平动时，L中有感应电流
D．以上各种情况都不会产生感应电流
【答案】D电磁感应现象图3－1－6
【解析】根据直线电流的磁场特点知，A、B、C各种情况下，穿过线圈的磁通量不变，选项D正确．2．在下图所示的条件下，闭合的矩形线圈中能产生感应电流的是( )感应电流有无的判断
【答案】E
【解析】A、B、C中各线圈内的磁通量始终等于零，D中磁通量不发生变化，故均没有感应电流．3．(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图3－1－7所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是( )图3－1－7 A．将线圈A插入B线圈过程中，有感应电流
B．线圈A从B线圈中拔出过程中，有感应电流
C．线圈A停在B线圈中，有感应电流
D.线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小
【答案】ABD
【解析】由感应电流产生的条件A、B选项都正确，C项错误；在A线圈从B线圈拔出的过程中B的线圈磁通量减小，D项正确．4．如图3－1－8所示，两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流( )图3－1－8
A．将开关S接通或断开的瞬间
B．开关S接通一段时间之后
C．开关S接通后，改变变阻器滑片的位置时
D．拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
【答案】B
【解析】本题的实验方法就是当年法拉第实验原理装置，根据法拉第对产生感应电流的五类情况概括知，A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象．而开关S接通一段时间之后，A线圈中是恒定电流，不符合“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使B线圈中产生感应电流．课件36张PPT。二 法拉第电磁感应定律一、感应电动势
1．感应电动势是在__________现象中产生的________．产生感应电动势的那部分导体相当于________．
2．感应电动势是形成感应电流的必要条件．有感应电动势不一定存在____________________(要看电路是否闭合)，有感应电流一定存在_____________________．
3．影响感应电动势大小的因素：感应电动势的大小与___________________的大小有关．电磁感应电动势电源感应电流 感应电动势 磁通量的变化率 二、磁通量的变化率
1．定义：磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的____________，即单位时间内____________的变化量．
2．物理意义：描述______________________的物理量．
3．表达式：________.比值磁通量磁通量变化快慢 三、法拉第电磁感应定律
1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过该电路的磁通量的________成正比．
2．公式：E＝________.n为线圈的________．ΔΦ是磁通量的________．
3．国际单位：ΔΦ的单位是________/Wb，Δt的单位是秒/s，E的单位是________/V.变化率 匝数变化量韦伯伏特 四、电能的来源
1．产生________必然要消耗其他形式的能量．
2．能的转化
(1)风力发电和水力发电：________转化为电能．
(2)火力发电：________转化为电能．
(3)核力发电：核能转化为电能．
3．各种获得大规模电能的实用方案，都是以_____________________为理论基础的．电能 机械能化学能法拉第电磁感应定律 一、磁通量、磁通量变化量和磁通量变化率的比较图3－2－1 三、导线切割磁感线时的电动势
1．如图3－2－2所示，导线ab在间距为l的两平行导轨上以速度v垂直磁感线方向运动，磁场的磁感应强度为B.导线ab运动使闭合电路的面积改变引起磁通量的变化，从而产生感应电动势．图3－2－2
2．公式：E＝Blv.
其中B为匀强磁场的磁感应强度，导线应垂直磁场，v为垂直导线及磁场方向的速度．
3．公式E＝Blv求出的电动势一般为瞬时电动势．思考与讨论
[教材第52页]
点拨 磁通量的变化快慢影响感应电动势的大小，增大磁通量变化率，可以获得较大感应电动势．教材资料分析【典例1】 关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是( )
A．穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大
B．电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大
C．电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大
D．若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零法拉第电磁感应定律的理解
解析 据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量变化率，C项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B选项错误；某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，D选项错误，故选C.
答案 C【变式1】
当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法正确的是( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量成正比
C．线圈中一定有感应电动势
D．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比
【答案】C【典例2】 如图3－2－3所示，水平放置的平行金属导轨，相距l＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能感应电动势大小的计算无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，用两种方法求解ab棒中感应电动势的大小．图3－2－3 答案 0.8 V【变式2】
有一个单匝线圈，在0.2 s内通过它的磁通量从0.02 Wb均匀增加到0.08 Wb，则线圈中的感应电动势为( )
A．0.1 V B．0.2 V
C．0.3 V D．0.4 V
【答案】C1．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是( )
A．穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大
B．穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零
C．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零
D．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零法拉第电磁感应定律的理解
【答案】D
【解析】感应电动势的大小只与线圈的匝数及磁通量的变化率成正比，与其他因素无关．只要回路的磁通量发生变化，感应电动势就一定不为零．D正确．2．穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图3－2－4所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是( )
A．0～2 s
B．2～4 s
C．4～6 s
D．6～10 s图3－2－4 【答案】C3．(多选)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势( )
A．一定为0.1 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
【答案】BCD感应电动势大小的计算
【解析】导线垂直切割磁感线时最大且为E＝Blv＝0.1×0.1×10 V＝0.1 V，平行磁感线运动时，E＝0，与磁感线成任意角时，0【答案】ABD
【解析】由公式E＝Blv，B、l、v相互垂直，l为切割磁感线的有效长度，故A、B、D正确．5．(多选)如图3－2－5所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )图3－2－5 【答案】ACD
6．一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________Wb；磁通量的平均变化率是________Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是________V.【答案】8×10－4 1.6×10－2 3.2课件30张PPT。三 交变电流一、交流发电机
1．发电原理： 由于转子的转动使得穿过线圈的________发生变化，在线圈中产生了__________________．
2．交变电流：大小、方向随时间做________变化的电流，简称________．________不变的电流叫直流．磁通量感应电动势 周期性交流方向二、正弦式交变电流
1．___________________随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式交流电．
2．表达式：i＝______________，u＝______________.
3．正弦式交变电流的i－t图象或u－t图象为__________．电流、电压 Imsin ωtUmsin ωt正弦曲线 三、描述交变电流的物理量
1．周期和频率
(1)交变电流完成____________________所需的时间叫做交变电流的________，通常用T表示；交变电流在1 s内完成周期性变化的________叫做交变电流的________，通常用f表示．
(2)周期和频率的关系为T＝________.
(3)T和f的单位分别是________和___________．一次周期性变化 周期 次数 频率 秒(s) 赫兹(Hz)
2．交变电流的峰值(Um、Im)
表明交变电流在一个周期变化过程中所能达到的__________．最大数值 3．交变电流的有效值(Ue、Ie)
(1)交变电流的有效值是根据__________________来规定的：把交流和直流通过相同的电阻，如果它们在相同的时间内产生的_______________，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．
(2)对正弦式交变电流，其有效值和峰值之间存在着如下的关系：Ie＝______________，Ue＝__________________.电流的热效应 热量相等
温馨提示 各种使用交变电流的电器上，所标注的电压、电流都是有效值．
四、交流电能通过电容器
电容器具有“隔________，通________”的特点，故在电子技术上广泛应用．直流交流 一、交变电流的产生
1．交流发电机
各种发电机都由固定不动的“定子”和连续转动的“转子”组成．常见发电机有两类：
(1)旋转电枢式发电机：线圈在磁场中旋转．线圈(电枢)是转子，磁体是定子．
(2)旋转磁极式发电机：磁体转动，是转子；线圈不动，是定子．
无论是线圈转动，还是磁体转动，都是转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势．2．交变电流的产生
(1)正弦式交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生交变电流(如图3－3－1所示)．图3－3－1 (2)正弦式交流电的变化规律：
①电流、电压随时间按正弦规律变化．
②图象为正弦曲线：【典例1】 (多选)下图中属于交变电流的是( )交变电流的理解解析 根据交变电流的定义判断，大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．符合此定义的是B、C两图，A、D两图中只是电流的大小做周期性变化，方向未变，不符合定义．
答案 BC
借题发挥 实际的交变电流都是大小、方向都做周期性变化的，但从概念上讲，只要方向周期性变化，我们就称之为交变电流．比如C选项中即使正负电流数值相同，也叫做交变电流．【变式1】
(多选)关于交变电流的理解，下列说法正确的是( )
A．大小、方向都随时间周期性变化的电流叫交变电流
B．交变电流就是正弦交变电流
C．我们的照明用电是交流电
D．电池也是提供的交变电流
【答案】AC
【解析】交变电流不一定是正弦交变电流，电池提供直流电．【典例2】 一个正弦规律变化的交变电流的图象如图3－3－2所示，根据图象计算：
(1)交变电流的频率．
(2)交变电流的有效值．
(3)写出该电流的瞬时值表达式．交流电变化规律和图象图3－3－2【变式2】
(多选)某交变电流电压的表达式为u＝220sin(100πt)V，关于这个交变电流的下列说法中正确的是( )
A．频率为100 Hz
B．电压的有效值为220 V
C．电压的峰值为311 V
D．周期为0.05 s
【答案】BC【答案】B 交变电流的理解图3－3－3 【答案】B交流电变化规律和图象图3－3－4 【答案】B课件29张PPT。四 变压器一、变压器的结构
1．变压器由________和绕在___________________组成
2．线圈
(1)与电源(或电路的上一级)连接的线圈叫________(或叫初级线圈)．
(2)与负载(或电路的下一级)连接的线圈叫________(也叫次级线圈)．铁芯铁芯上的线圈原线圈 副线圈 3．变压器组成如图3－4－1所示：图3－4－1 二、变压器的工作原理
1．变压器工作的基本原理和发电机一样，也是_________规律．
2．当原线圈上加交变电压U1时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的________，在原、副线圈中都要引起______________，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生__________________．
3．穿过每匝线圈中的磁通量的________是一样的，因此每匝线圈中产生的感应电动势大小相等，匝数越多，_______________越大．
温馨提示 变压器不能改变直流电的电压．电磁感应 磁通量感应电动势感应电流变化率 总感应电动势 一、变压器的工作原理变压器的示意图
图3－4－2 变压器的变压原理是电磁感应．如图3－4－2所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．特别提醒 (1)在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象．
(2)互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化．
(3)变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用．【典例1】 (多选)如图3－4－3所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是( )变压器的原理和理解图3－4－3 A．图中M是闭合的铁芯
B．发电机应与线圈 Ⅰ 相连，升高后的电压由c、d两端输出
C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈
D．变压器是根据电磁感应原理工作的
解析 由题知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故Ⅱ为输入端即接发电机，Ⅰ为输出端，B错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以C项错，故选A、D.
答案 AD【变式1】
(多选)对一正在工作中的变压器，下列说法正确的是( )
A．副线圈中的电流是从原线圈中传过来的
B．铁芯是用来导电的
C．副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小
D．副线圈相当于一个电源
【答案】CD
【解析】原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错；由能量守恒知C正确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压电流，相当于一个电源．【典例2】 一台理想变压器，其原线圈2 200匝，副线圈440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图3－4－4所示．变压器的规律及应用图3－4－4
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A.
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A，此时输入功率为________W.
答案 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36
借题发挥 (1)变压器只改变交流电的电压，不改变直流电的电压．
(2)理想变压器的输入功率等于输出功率．输出功率决定输入功率大小．【变式2】
(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
【答案】BD
【解析】对理想变压器，无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．B、D正确．1．下列说法中不正确的是( )
A．变压器也可能改变恒定电压
B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流
C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成
D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用变压器的原理和理解
【答案】A
【解析】变压器可以改变交变电流的电压、电流，其工作原理是电磁感应现象．
2．关于理想变压器，下面各说法中正确的是( )
A．它的输出功率可以大于它的输入功率
B．它不仅可以改变交流电压还可以改变直流电压
C．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比
D．原副线圈的电流与它们的匝数成正比
【答案】C
【解析】理想变压器的输出功率等于输入功率，A错；变压器不能改变直流的电压，B错；原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，通过原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，C对，D错．3．如图3－4－5所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表 的读数为12 mA，那么安培表 的读数为( )
A．0
B．3 mA
C．48 mA
D．与R大小有关变压器的规律及应用图3－4－5
【答案】A
【解析】导线AB切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv，为定值，故变压器原线圈中磁通量无变化，副线圈中无感应电动势，所以 的示数为零．4．(多选)如图3－4－6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电压，在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，可使( )
A．原线圈匝数n1增加
B．副线圈匝数n2增加
C．负载电阻R的阻值增大
D．负载电阻R的阻值减小
【答案】BD图3－4－6课件37张PPT。五 高压输电一、远距离输电的电能损失
1．损失原因：输电时，导线上会有电能损失，这主要是由电流的________引起的．
2．损失多少的影响因素：输电线的________越大，输电线上通过的________越大，在输电线上产生的热量就越多，损失的电能越多．
3．减少电能损失的途径
(1)减小输电线的________；
(2)减小输送的________．热效应 电阻电流电阻 电流
温馨提示 实际中为了减小输电线上电能的损失，两种途径都加以综合利用．二、降低导线电阻的方法
1．选择_________好的材料作导线，且使导线_______．
2．降低导线电阻的措施的局限性：(1)_____________较好的金属一般比较贵重；(2)导线________不仅增加材料消耗，还会给架线增大困难．导电性能粗一些导线性能 太粗 三、降低输电电流的方法——高压输电
1．由P＝UI知，在输送功率不变的情况下，减小电流就必须增大________．
2．由P＝UI和P热＝I2R可知，在P不变的情况下，电压提高一倍，热损失功率将会减少为原来的________．电压 四、电网供电
1．将多个电厂发的电通过________、变电站连接起来，形成全国性或地区性__________________，叫做电网．
2．电网供电的优点是：(1)节约成本，提高效益；(2)使电力的供应更可靠、质量更高．输电线输电网络一、输电导线上的电功率损失
1．损失电能的分析
任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方时，电阻发热而损失电能．
2．输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路正常工作．
(2)保质：保证供电质量——电压、频率要稳定．
(3)经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、电价低．
3．减小输电线上功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻R.
①选用导线性能高的材料：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．
②增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．二、远距离高压输电问题的处理方法
由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内还需用升压变压器将电压升高到几百千伏后再向远方送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图3－5－1所示．图3－5－1
1．有关远距离输电问题，应首先画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点和电功及电功率的公式等进行计算，联系各回路的桥梁是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系．思考与讨论
[教材第64页]教材资料分析【典例1】 输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，求两次输电线上损失的功率之比．输电线路上的电功率损失【变式1】
远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下( )
A．只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电功率
B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗
D．提高输电电压势必增大输电线上的电流
【答案】B【典例2】 发电厂输出的交变电压为220 kV，输送功率为2.2×106 W．现在用户处安装一降压变压器，使用户的电压为220 V．发电厂到变压器间的输电线总电阻为22 Ω.求：
(1)输电线上损失的电功率；
(2)降压变压器原、副线圈的匝数之比．远距离输电问题
答案 (1)2.2×103 W (2)999∶1
借题发挥 解决远距离输电问题的关键是作出远距离输电的示意图，理清各电路段中的电压、电流、功率的关系．【答案】B1．(多选)远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
【答案】CD输电线路上的电功率损失
2．通过相同材料的导线向同一用户输送10 kW的电功率，如在输送电压为110 V和220 V两种情况下电线上损失的电能相同，那么两种情况下输电线的电阻之比是多少？【答案】1∶43．如图3－5－2为远距离输电线路的示意图：
图3－5－2
若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )远距离输电问题A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备的功率无关
B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大
D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
【答案】C4．(多选)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致( )
A．升压变压器初级线圈中的电流变小
B．升压变压器次级线圈两端的电压变小
C．高压输电线路的电压损失变大
D．降压变压器次级线圈两端的电压变小
【答案】CD
【解析】用电器电功率增加导致输出功率变大，在输出电压一定时，使输出电流变大，由于ΔU＝IR，所以输出电流变大导致输电线路的电压损失变大，从而导致降压变压器初级线圈电压变小，次级线圈电压也减小，所以选项C、D正确．课件35张PPT。六 自感现象 涡流一、自感现象
1．当线圈中的电流发生变化时，电流的磁场随之变化，从而引起穿过线圈的________的变化，这会使线圈中产生感应电动势．这种由于自身电流变化而在导体内产生的电动势叫________________．这种现象叫___________．
2．自感电动势总是________电流的变化．磁通量自感电动势自感现象阻碍 二、电感器
1．线路中的线圈叫做电感器，电感器的性能用________表示，简称________．
2．电感器的自感系数与__________、______、有无铁芯有关．
3．交流通过电感器时，产生的自感电动势总是________电流的变化，即电感器对交流有________作用．自感系数自感线圈匝数大小阻碍阻碍
4．老式的日光灯镇流器就是一个自感系数很大的电感器，在电子镇流器中也要用到________．
5．由于自感现象，在电流很强或高压电路中，切断电源时开关两端会产生________，造成对人员、设备的损伤．应采用安全开关，防止电弧产生．
温馨提示 理想电感器对直流无阻碍，对交流有阻碍．电感器 电弧 三、涡流及其应用
1．穿过导体的________变化时，会在导体内部形成涡旋状的________________，叫做涡流．
2．电磁炉是利用涡流的________给物体加热的新型炉灶．________________也是利用涡流工作的．
3．很多涡流是有害的，主要是产生________，浪费电能．变压器的铁芯采用电阻很大的硅钢片，且硅钢片彼此绝缘，就是为了减小变压器工作时铁芯中的涡流．磁通量感应电流热效应金属探测器热量 一、自感现象及分析
1．通电自感的分析
(1)电路：如图3－6－1所示．图3－6－1 (2)装置要求及作用：A1、A2规格相同，R的作用是使灯泡A1、A2亮度相同，R1的作用是使灯泡A1、A2均正常发光．
(3)实验现象：S合上时，A2立即正常发光，A1逐渐亮起来，稳定后两灯亮度相同．
(4)现象分析：在接通的瞬间，电路的电流增大，A2立刻亮起来；穿过线圈L的磁通量增加，线圈中产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，不能使电流立即达到最大值，所以A1只能逐渐亮起来．2．断电自感的分析
(1)电路：如图3－6－2所示．图3－6－2
(2)装置要求：若线圈L的电阻较小，目的是接通电路的灯泡正常发光时，通过线圈的电流IL大于通过灯泡的电流IA，即IL>IA.
(3)实验现象：断开S时，发现灯泡A先闪亮一下，过一会儿才熄灭．
(4)现象分析：电路断开的瞬间，通电线圈的电流突然减小，穿过线圈的磁通量也很快地减少，线圈中产生了感应电动势，此感应电动势阻碍线圈L电流的减小．由于S断开后，L、A形成闭合回路，L中的电流从IL逐渐减小，流过A的电流突然变为IL，然后再从IL逐渐减小到零，所以A先闪亮一下，再逐渐熄灭．
二、自感系数
(1)自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性．
(2)线圈的长度越长，线圈的面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈中有铁芯比无铁芯时自感系数大．三、涡流的利用及防止
1．涡流的利用
(1)涡流的热效应．可以利用涡流来加热，例如电磁炉和高频感应炉．
(2)涡流的阻尼作用(称为电磁阻尼)，例如在一些电学测量仪表中，利用电磁阻尼仪表的指针迅速地停在它所测出的刻度上，以及高速机车制动的涡流闸等．
(3)涡流探测，如探雷器等．
2．涡流的防止
要减小涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成薄片叠压的铁芯，增大回路电阻．例如电动机和变压器的铁芯都不是整块金属.【典例1】 (多选)如图3－6－3所示，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( )自感现象对电路的影响图3－6－3
A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B．合上开关S接通电路时，A1、A2始终一样亮
C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会才熄灭
D．断开开关S切断电路时，A1、A2都过一会才熄灭
解析 闭合开关时，由于自感电动势的作用，A1电路中的电流只能逐渐增大到与A2中的电流相同，故选项A正确，选项B错误；开关由闭合到断开，L相当于电源，A1、A2、L组成闭合回路，电流由支路A1中的电流逐渐减小，故选项C错误，选项D正确．
答案 AD
借题发挥 分析自感现象要抓住两点：
(1)明确线圈对哪部分电路起作用．
(2)明确线圈的作用：总是阻碍电路中电流的变化．电流增加，线圈的自感阻碍它的增加，电流减小，线圈的自感又阻碍它的减小．【变式1】
如图3－6－4所示，L为一纯电感线圈(直流电阻不计)，A为一灯泡，下列说法正确的是( )图3－6－4
A．开关S接通的瞬间，无电流通过灯泡
B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C．开关S断开的瞬间，无电流通过灯泡
D．开关S接通的瞬间及接通后电路稳定时，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关断开瞬间灯泡中则有从b到a的电流
【答案】B
【解析】开关S接通的瞬间，灯泡中的电流从a到b；S接通的瞬间，线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增大．开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该电流通过灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．【典例2】 下列说法中正确的是( )
A．电路中电流越大，自感电动势越大
B．电路中电流变化越大，自感电动势越大
C．线圈中电流均匀增大，线圈的自感系数也均匀增大
D．线圈中的电流为零时，自感电动势不一定为零自感现象的理解和应用
解析 在自感一定的情况下，电流变化越快，自感电动势越大，与电流的大小、电流变化的大小没有必然的关系，A、B项错；线圈的自感系数是由线圈本身的性质决定的，与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等有关，而与线圈的电流的变化率无关，C项错．
答案 D【变式2】
关于线圈的自感系数大小的下列说法中，正确的是( )
A．通过线圈的电流越大，自感系数也越大
B．线圈中的电流变化越快，自感系数也越大
C．插有铁芯时线圈的自感系数会变大
D．线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关
【答案】C
【解析】自感系数是由电感器本身的因素决定的，包括线圈的大小、单位长度上的匝数，而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大．1．(多选)如图3－6－5所示，电路甲、乙中电阻R和自感线圈L的电阻都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )自感现象对电路的影响甲 乙
A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
【答案】AD【解析】甲图中，灯A与线圈L在同一支路，通过的电流相同；断开开关S时，A、L、R组成回路，由于自感作用，L中电流逐渐减小，灯不会闪亮一下，灯A将逐渐变暗，故A正确．
乙图中，电路稳定时，通过上支路的电流IL>IA(因L的电阻很小)；断开开关S时，由于L的自感作用，回路中电流在IL的基础上减小，电流反向通过A的瞬间，A中电流变大，然后渐渐变小，所以灯A要闪亮一下，然后渐渐变暗，故D正确．2．(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大涡流，减小铁芯的发热量
D．减小涡流，减小铁芯的发热量
【答案】BD自感现象的理解和应用
【解析】涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的．所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的应该是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率．3．(多选)如图3－6－6所示，是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝时产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法中正确的是( )图3－6－6
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
【答案】AD
【解析】线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流的大小与感应电动势有关，电流变化的频率越高，电流变化得越快，感应电动势就越大，A选项正确；工件上焊缝处的电阻大，电流产生的热量就多，D选项正确．
