课件28张PPT。第一章
电磁感应习题课：楞次定律的应用学习目标
1.应用楞次定律判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、利用“结论法”判断感应电流的方向1.“增反减同”法
感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.
(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反.
(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
口诀记为“增反减同”.例1 如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.先沿abcd流动，后沿dcba流动
D.先沿dcba流动，后沿abcd流动 图1答案解析√由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.2.“来拒去留”法
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动.口诀记为“来拒去留”.例2 如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是
A.向右摆动
B.向左摆动
C.静止
D.无法判定图2√答案解析当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动.3.“增缩减扩”法
就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍电路原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势.口诀为“增缩减扩”.
说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.例3 如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动情况是
A.一起向左运动
B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动，相互靠近
D.ab和cd相背运动，相互远离图3√答案解析由于在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；
当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.4.“增离减靠”法
当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少，口诀记为“增离减靠”.例4 如图4所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极
未知，无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源
正负极未知，无法具体判断图4√答案解析开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧运动.故A正确.二、“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表.综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.例5 (多选)如图5所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)
A.有感应电流，且B被A吸引
B.MN受到的安培力方向水平向左
C.MN受到的安培力方向水平向右
D.有感应电流，且B被A排斥图5√答案解析√MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据左手定则知MN受到的安培力方向水平向左，故B正确，C错误.
根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥，D正确，A错误.几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：
(1)因电而生磁(I→B)―→安培定则
(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则三、能量的角度理解楞次定律
感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时，产生感应电流，感应电流受到安培力作用，导体克服安培力做功从而实现其他形式能向电能的转化，所以楞次定律的“阻碍”是能量转化和守恒的体现.例6 如图6所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块
A.在P和Q中都做自由落体运动
B.在两个下落过程中的机械能都守恒
C.在P中的下落时间比在Q中的长
D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大图6√答案解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；
根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；
在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；
由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故可知落到底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.
达标检测2在接通电源的瞬间，通过B环的电流从无到有，电流产生的磁场从无到有，穿过A、C两环的磁通量从无到有，A、C两环产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流总是阻碍原磁通量的变化，为了阻碍原磁通量的增加，A、C两环都被B环排斥而远离B环，故A、C、D错误，B正确.1.如图7所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源.在接通电源的瞬间，A、C两环
A.都被B吸引
B.都被B排斥
C.A被吸引，C被排斥
D.A被排斥，C被吸引1234图7答案解析√2.如图8所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是
A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大1234答案解析图8√1234根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时有远离磁铁的趋势，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故B项正确.3.(多选)如图9所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是
A.磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动
B.磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动
C.磁铁远离圆环的过程中，做加速运动
D.磁铁远离圆环的过程中，做减速运动√√1234图9答案4. (多选)如图10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、MN，当PQ在外力的作用下运动时，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.向左减速运动答案解析图101234√√当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，选项A错误；
若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；
同理可判断选项B正确，选项D错误.1234课件21张PPT。第一章
电磁感应习题课：法拉第电磁感应定律的应用
——两个公式的对比及电荷量的计算 学习目标
1.理解公式E＝ 与E＝BLv的区别和联系，能够应用这两个公式求解感应电动势.
2.理解电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、E＝ 和E＝BLv的比较应用例1 如图1所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，磁场的磁感应强度为0.2 T．问：(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？图1 答案解析
夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势．
3 s末，夹在导轨间导体的长度为：
l＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30° m＝(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？ 答案解析
3 s内回路中磁通量的变化量3 s内电路产生的平均感应电动势为：图1二、电磁感应中的电荷量问题例2 面积S＝0.2 m2、n＝100匝的圆形线圈，处在如图2所示的磁场内，磁感应强度B随时间t变化的规律是B＝0.02t T，R＝3 Ω，C＝30 μF，线圈电阻r＝1 Ω，求：图2(1)通过R的电流方向和4 s内通过导线横截面的电荷量；答案解析方向由b→a 0.4 C
由楞次定律可求得电流的方向为逆时针，通过R的电流方向为b→a，(2)电容器的电荷量． 答案解析
UC＝UR＝IR＝0.1×3 V＝0.3 V，
Q＝CUC＝30×10－6×0.3 C＝9×10－6 C.9×10－6 C图21．求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算．针对训练 如图3所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b＞a)，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合．当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环截面的电荷量为答案解析√图3
开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值，Φ1＝Bπa2，向外的磁通量则为负值，Φ2＝－B·π(b2－a2)，总的磁通量为它们的代数和(取绝对值)Φ＝B·π|b2－2a2|，末态总的磁通量为Φ′＝0，
达标检测21.如图4所示，将一个闭合金属圆环从有界磁场中匀速拉出，第一次速度为v，通过金属圆环某一截面的电荷量为q1，第二次速度为2v，通过金属圆环某一截面的电荷量为q2，则
A.q1∶q2＝1∶2 B.q1∶q2＝1∶4
C.q1∶q2＝1∶1 D.q1∶q2＝2∶1√图4
答案解析123 2.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量.如图5所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为答案解析图5√123
123 3.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v.设线框始终处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图6所示，试求：
(1)这个过程中回路中的感应电动势； 答案解析线框从水平位置到达竖直位置的过程中回路中的感应电动势
图6123 (2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势. 答案解析线框到达竖直位置时回路中的感应电动势E′＝BLv.BLv图6123 课件25张PPT。第一章
电磁感应习题课：电磁感应中的综合应用
——电磁感应中的电路问题和动力学问题 学习目标
1.能综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题.
2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.
3.能解决电磁感应中的动力学与能量结合的综合问题．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、电磁感应中的图象问题1.问题类型
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象.
(2)由给定的图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量.
2.图象类型
(1)各物理量随时间t变化的图象，即B－t图象、Φ－t图象、E－t图象和I－t图象.
(2)导体切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图象，即E－x图象和I－x图象.
3.解决此类问题需要熟练掌握的规律：安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等.例1 将一段导线绕成图1甲所示的闭合回路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应
强度B随时间t变化的图象如图乙所示.用F表示
ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，
能正确反映F随时间t变化的图象是图1答案解析√本类题目线圈面积不变而磁场发生变化，可根据E＝ 判断E的大小及变化，其中 为B－t图象的斜率，且斜率正、负变化时对应电流的方向发生变化.例2 如图2所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里.具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合.令线框从t＝0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图象正确的是图2答案解析√因为线框做匀加速直线运动，所以感应电动势为E＝Blv＝Blat，因此感应电流大小与时间成正比，由楞次定律可知电流方向为顺时针.二、电磁感应中的动力学问题
1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.
(2)求回路中的感应电流的大小和方向.
(3)分析研究导体受力情况(包括安培力).
(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.两种状态处理
(1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态.
处理方法：根据平衡条件——合力等于零列式分析.
(2)导体处于非平衡状态——加速度不为零.
处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.例3 如图3甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.
(1)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，
求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
图3答案解析
如图所示，ab杆受重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直于斜面向上；
安培力F安，沿斜面向上.
当ab杆的速度大小为v时，感应电动势E＝BLv，
此时电路中的电流
ab杆受到安培力F安＝BIL＝
根据牛顿第二定律，有
mgsin θ－F安＝ma
联立解得a＝gsin θ－
(2)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值.图3答案解析
当a＝0时，ab杆有最大速度：
电磁感应现象中涉及到具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.针对训练 (多选) 如图4所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆.开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是图4√答案解析√√
达标检测21.如图5所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落，不计空气阻力.如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为
A.a1＞a2＞a3＞a4
B.a1＝a2＝a3＝a4
C.a1＝a3＞a2＞a4
D.a1＝a3＞a2＝a4123图5答案解析√线圈自由下落时，加速度为a1＝g.线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律得知，a2＜g，a4＜g.线圈完全在磁场中时做匀加速运动，到达4处的速度大于2处的速度，则线圈在4处所受的安培力大于在2处所受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4，故a1＝a3＞a2＞a4.所以选C. 1232.如图6所示，一底边为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L、宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角
形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电
流I随时间t变化的图象可能是答案图6123√1233.如图7所示，有一垂直纸面向里、磁感应强度B＝0.1 T的水平匀强磁场，垂直于匀强磁场放置一很长的U型金属框架，框架上有一导体ab保持与框架垂直接触，且由静止开始下滑.已知ab长1 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 Ω，框架光滑且电阻不计，取g＝10 m/s2，求：
(1)导体ab下落的最大加速度大小；图7答案解析10 m/s2对导体ab受力分析可知，其开始运动时所受的合力最大，即为重力.
由牛顿第二定律可知，最大加速度为a＝g＝10 m/s2.导体ab下落的速度最大时，加速度为零，
此时有mg＝F安
F安＝BIL
123(2)导体ab下落的最大速度大小；图7答案解析10 m/s123(3)导体ab达到最大速度时产生的电功率.答案解析10 W导体ab达到最大速度时其电功率为P＝IE
图7课件28张PPT。章末总结第一章
电磁感应内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1电磁
感应电磁感
应现象现象闭合电路中部分导体做 运动
闭合电路的 发生变化产生感应电流的条件：电路 且 变化能量转化：其他形式的能转化为电能或电能的转移切割磁感线磁通量闭合磁通量电磁
感应楞次定律
(感应电流
的方向)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化理解感应电流总是要阻碍 的变化感应电流总是要阻碍 的相对运动应用步骤首先明确原磁场的 和磁通量的 ，确定感应电流的磁场方向再用 确定感应电流的方向右手定则适合判定 产生的感应电流的方向
右手定则、左手定则、安培定则的区别阻碍磁通量导体和磁场方向增减安培定则导体切割磁感线电磁
感应法拉第电磁
感应定律
(感应电动
势的大小)感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势产生的条件： 发生变化磁通量的变化率： 内磁通量的变化法拉第
电磁感
应定律E＝适合求E的 值切割
公式E＝BLv，适合求E的 值条件：B、L、v三者___________磁通量单位时间平均瞬时互相垂直电磁
感应自感现象
及其应用
(特殊的电
磁感应现象)自感
现象定义： 发生变化而产生的电磁感应现象自感电动势：总是阻碍 的变化自感系数L：与线圈的大小、形状、 ，以及
是否有 等因素有关应用和防止涡流定义：块状金属在 的磁场中产生的环形感
应电流应用电磁灶、涡流加热
涡流制动、涡流探测变化自身电流自身电流匝数铁芯
2题型探究一、楞次定律的理解与应用1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的.
2.“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了.
3.“阻碍”的表现：增反减同、来拒去留等.例1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大图1√答案解析
通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向在线圈a中竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；
由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；
根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确. 二、电磁感应中的图象问题对图象的分析，应做到：
(1)明确图象所描述的物理意义；
(2)明确各种物理量正、负号的含义；
(3)明确斜率的含义；
(4)明确图象和电磁感应过程之间的对应关系.例2 如图2所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向.菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC
长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以
逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入
磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时
间t的变化关系可能是图2答案解析√
导线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项B、C不可能；
当导线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项D可能，选项A不可能.电磁感应中图象类选择题的两个常见解法
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项.
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法.三、电磁感应中的电路问题求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路.
“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电阻则是外电阻.例3 如图3所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.2t)T，定值电阻R1＝6 Ω，线圈电阻R2＝4 Ω，求：
(1)磁通量的变化率和回路中的感应电动势；答案解析图30.04 Wb/s 4 V
由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为(2)a、b两点间电压Uab；答案解析2.4 V
等效电路如图所示.
a、b两点间电压Uab等于定值
电阻R1两端的电压，则图3(3)2 s内通过R1的电荷量q.答案解析0.8 C
2 s内的磁感应强度变化量为通过R1的电荷量为图3路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的关系：
(1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积.
(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势.
(3)某段导体作为电源且电路断路时，导体两端的电压等于电源电动势.四、电磁感应中的力电综合问题此类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注重以下三点：
1.电路分析
(1)找“电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势E和内阻r.
(2)电路结构分析
弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫.2.力和运动分析
(1)受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意安培力的方向.
(2)运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解决途径.
3.功和能量分析
(1)做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、负.
(2)能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减少，根据功能关系、能量守恒定律列方程求解.例4 如图4所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T.在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好图4不下滑.然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，问：
(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；答案解析由a流向b由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；答案解析5 m/s 图4
开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为fmax，有fmax＝m1gsin θ ①
设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E＝BLv ②
设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL ④
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有F安＝m1gsin θ＋fmax ⑤
联立①②③④⑤式，代入数据解得v＝5 m/s.(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.答案解析1.3 J
设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有m2gxsin θ＝Q总图4解得Q＝1.3 J.课件40张PPT。第一章
电磁感应第一节 电磁感应现象
第二节 产生感应电流的条件学习目标
1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.
3.了解磁通量的定义及变化．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电磁感应的发现(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动． 答案(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流． 答案电流的磁效应及电磁感应现象的发现：
(1)丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了 现象与 现象之间存在密切联系．
(2)英国物理学家 发现了电磁感应现象，即由磁生电的现象，他把这种现象命名为 ．产生的电流叫做 ．奥斯特磁法拉第电磁感应感应电流电判断下列说法的正误．
(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动．( )
(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．( )
(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象．( )
(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应．( )×√××二、磁通量及其变化如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.BS 0(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量．图1 答案(2)由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？ 答案图1磁通量的定义及公式：
(1)定义：闭合回路的面积与_______穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量．
(2)公式：Φ＝ ，其中的S应为平面在 上的投影面积．大小与线圈的匝数 关(填“有”或“无”)．ΔΦ＝ . BS垂直于磁场方向无Φ2－Φ1垂直判断下列说法的正误．
(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大．( )
(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零．( )
(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的．( )
(4)利用公式Φ＝BS，可计算任何磁场中某个面的磁通量．( )×√××三、产生感应电流的条件1.利用蹄形磁铁的磁场
如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生.(填“有”或“无”)图2无有2.利用条形磁铁的磁场
如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，当条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”)图3无有3.利用通电螺线管的磁场
如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”) 图4无有有产生感应电流的条件是：只要使穿过 电路的 ，闭合电路中就有感应电流产生.闭合磁通量发生变化判断下列说法的正误.
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.( )
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生.( )
(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流.( )
(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流.( )××√×
2题型探究一、磁通量Φ的理解与计算1.匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时，Φ＝BS.
(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量.如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.
也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.图52.磁通量的变化
大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图6(a)所示.
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示. 图6例1 如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm，10匝；线圈B的半径为2 cm，1匝；线圈C的半径为0.5 cm，1匝.问：
(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？图7答案解析A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 WbA、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样.
ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb
即A、B线圈中的磁通量都减少了1.256×10－4 Wb(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案解析减少了6.28×10－5 Wb 减少了1.256×10－4 Wb图7对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb
当转过90°时，Φ2＝0，
故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb
＝－6.28×10－5 Wb
当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，
有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.1.磁通量与线圈匝数无关.
2.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.针对训练1 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定图8答案√二、感应电流产生条件的理解及应用1.感应电流产生条件的理解
不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.
2.注意区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关.ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系.例2 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是答案解析√利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱.所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流.
B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流.
C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生.
D中线圈的磁通量如图丙所示，切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流.
针对训练2 (多选)如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是
A.开关S闭合的瞬间
B.开关S闭合后，电路中电流稳定时
C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间
D.开关S断开的瞬间图9√答案√√例3 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是答案解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；
选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；
选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.√判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”.
(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.
达标检测31.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接.往线圈中插入条形磁
铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断
电的瞬间，观察电流表的变化√1234答案解析1234电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确.
C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误.
在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确. 2.如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为
A.Φa>Φb
B.Φa<Φb
C.Φa＝Φb
D.不能比较 1234√答案解析图101234条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确. 3.(多选)下图中能产生感应电流的是答案解析1234根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；
B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；
C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；
D选项中，磁通量发生变化，有感应电流.√√4.(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)√答案解析图111234√√
将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流.
当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流.
当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流.
当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).1234课件29张PPT。第一章
电磁感应第三节 感应电流的方向学习目标
1.正确理解楞次定律的内容及其本质.
2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.
3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、楞次定律根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象． 图1向下向上向下向上增加减少减少向上向下向下向上相反相反相同相同图1增加请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都 ，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ；丙、丁两种情况下，磁通量都______，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ．增加相反减少相同楞次定律：
(1)内容：感应电流的方向可以这样确定：感应电流的磁场总要阻碍_____________________________．
(2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，即增 减 ．引起感应电流的磁通量的变化相反相同反同判断下列说法的正误．
(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．( )
(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．( )
(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．( )×√√二、右手定则如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．图2(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系？根据课本右手定则，自己试着做一做．感应电流的方向a→d→c→b→a.满足右手定则．右手定则：
伸开右手，让拇指跟其余四个手指 ，并且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从心进入， 指向导体运动的方向，其余______所指的方向就是感应电流的方向．垂直拇指四指判断下列说法的正误．
(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．( )
(2)所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向．( )
(3)所有的电磁感应现象，都可以用安培定则判断感应电流方向．( )
(4)当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向．( )××√×
2题型探究一、楞次定律的理解1.因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果.
2.“阻碍”的含义：
(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场.
(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.
注意：从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动.例1 关于楞次定律，下列说法正确的是
A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化答案解析√感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；
闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；
原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；
当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.二、楞次定律的应用楞次定律应用四步曲
(1)确定原磁场方向；
(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)；
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；
(4)判定感应电流的方向.
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少，三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.二、楞次定律的应用例2 (多选)如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是
A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感
应电流 图3答案解析√√将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；
另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.针对训练 如图4所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为
A.外环顺时针、内环逆时针
B.外环逆时针、内环顺时针
C.内、外环均为逆时针
D.内、外环均为顺时针答案解析图4√首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加.由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是：在外环沿逆时针方向，在内环沿顺时针方向，故选项B正确.三、右手定则的应用1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源.例3 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是答案解析题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选A.√
达标检测31.某磁场磁感线如图5所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是
A.始终顺时针
B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针
D.先逆时针再顺时针√1234图5答案解析自A处落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，从图示位置落至B处时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确.2.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图6方向的感应电流，则磁铁
A.向上运动 B.向下运动
C.向左运动 D.向右运动 答案√1234图63.如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时
A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针
方向的电流 答案解析图7√由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.12344.1931年，英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图8所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈上将出现
A.先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流
B.先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流答案解析图81234√N极磁单极子从上向下通过时，穿过线圈的磁通量先向下增加，接着突变为向上减少.故由楞次定律知，感应电流的磁场一直向上，故电流始终为逆时针.1234课件33张PPT。第一章
电磁感应第四节 法拉第电磁感应定律学习目标
1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.
2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电磁感应定律回顾“探究感应电流的产生条件”中的三个实验，并回答下列问题：
(1)如图1所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转程度大． 答案图1(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？导体棒切割磁感线运动实验中，导体棒运动越快， 越大，I越大，E越大，指针偏转程度越大．
将条形磁铁插入线圈的实验中，条形磁铁快速插入(或拔出)比缓慢插入(或拔出)时的 大，I大，E大，指针偏转程度大．
模仿法拉第的实验中，开关断开(或闭合)瞬间比开关闭合状态下移动滑动变阻器的滑片时 大，I大，E大，指针偏转程度大．
指针偏转大小取决于 的大小．
答案1.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________________成正比.
(2)表达式：E＝_______，其中n是____________ .磁通量的变化率线圈的匝数2.对Φ、ΔΦ与 的理解
(1)Φ：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示.Φ＝BS，S是与B垂直的投影面的面积.
(2)ΔΦ：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，ΔΦ＝Φ2－Φ1，若只是S变化则ΔΦ＝B·ΔS，若只是B变化，则ΔΦ＝ΔB·S.判断下列说法的正误.
(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.
( )
(3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )×××√二、导线切割磁感线时的感应电动势如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势. 答案图2设在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，
如图所示，这时闭合电路面积的变化量为ΔS＝lvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量
为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
根据法拉第电磁感应定律得E＝ ＝Blv.
导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小：
(1)导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，
如图3所示，E＝ .
(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感
线方向夹角为θ时，如图4所示，E＝ .Blv图3图4Blvsin θ如图5所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是_______________.甲、乙、丁图5
2题型探究一、法拉第电磁感应定律的理解1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.
2.在Φ－t图象中，磁通量的变化率 是图象上某点切线的斜率.例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大
B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大
C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0
D.穿过线圈的磁通量的变化率 越大，所产生的感应电动势就越大答案解析√
二、E＝n 的应用1.E＝n 一般用来求Δt时间内感应电动势的平均值，其中n为线圈匝数，ΔΦ取绝对值.
2.常见感应电动势的计算式：
(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化： 为B－t图象上某点切线的斜率)
(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：
(3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：例2 如图6甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化.
(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？图6 答案解析8×10－3 Wb磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B1S，
Φ2＝B2S，ΔΦ＝Φ2－Φ1，
所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb＝8×10－3 Wb(2)磁通量的变化率多大？ 答案解析4×10－3 Wb/s
磁通量的变化率为图6(3)线圈中感应电动势的大小为多少？ 答案解析6 V
根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小图6针对训练 (多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图7所示，则
A.在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动
势也最大
B.在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大
C.在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为零
D.在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势
的平均值为零答案解析图7√√
由法拉第电磁感应定律知E∝ 故t＝0及t＝2×10－2 s 时刻，E＝0，A错，C对；t＝1×10－2 s时E最大，B对；
0～2×10－2 s时间内，ΔΦ≠0，E≠0，D错.三、E＝BLv的应用例3 如图8所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点.关于线框中的感应电流
A.当E点经过边界MN时，感应电流最大
B.当P点经过边界MN时，感应电流最大
C.当F点经过边界MN时，感应电流最大
D.当Q点经过边界MN时，感应电流最大图8当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大.答案解析√(1)图9甲中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，L＝ sin θ；沿v2方向运动时，L＝
(2)图乙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，L＝2R；沿v2方向运动时，L＝0. 导线切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，公式中L指有效切割长度，即导线在与v垂直的方向上的投影长度.图9(3)图丙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，L＝ 沿v2方向运动时，L＝R. 图9
达标检测31.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则
A.线圈中感应电动势每秒增加2 V
B.线圈中感应电动势每秒减少2 V
C.线圈中感应电动势始终为2 V
D.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V √1234答案解析
2. 如图10所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′.则 等于1234√图10答案解析1234
设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，E＝BLv；3.如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将
A.越来越大 B.越来越小
C.保持不变 D.无法确定√答案解析1234图11金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.4.有一匝数为100匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈的总电阻为0.1 Ω，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图12所示，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？图1212340.1 V答案解析
1234课件37张PPT。第一章
电磁感应第五节 电磁感应规律的应用学习目标
1.理解什么是法拉第电机.
2.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.
3.能解决电磁感应中的能量问题．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、法拉第电机(1)参考课本法拉第圆盘发电机的构造图，简单说明法拉第圆盘发电机产生电流的原因．法拉第电机的圆盘是由无数根辐条组成的，每根辐条做切割磁感线运动，产生感应电动势，电路闭合时产生感应电流． 答案(2)如图1所示，当将导体棒和电阻组成闭合电路时，电路的哪部分相当于电源？电源的正极和负极在电路的哪个位置？电源内部电流方向如何？ab导体棒相当于电源，a是电源正极，b是电源负极，电源内部电流由负极流向正极． 答案图11.转动切割磁感线产生的电动势
导体棒的一端为轴转动切割磁感线：由v＝ 可知各点线速度随半径按线性规律变化，切割速度用 的线速度替代，即v＝
感应电动势E＝_________.ωr中点2.感应电动势的方向
图1中导体棒ab在转动切割磁感线时产生感应电动势，相当于 ，如果它与用电器连接构成闭合电路，则产生的感应电流方向由 (右手定则)，而电源内部电流方向是由负极流向正极，所以a为电动势的______，b为电动势的 . 电源b向a正极负极一直升机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图2所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，每个叶片中的感应电动势E＝________，且a点电势________b点电势(填“高于”或“低于”).图2πfl2B低于 答案二、电磁感应中的能量转化(1)如图3所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ
平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为
L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略不计，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.试在同一图中画出该电路的侧视图和金属杆ab的受力分析图. 答案图3如图所示
(2)电磁感应现象中的“阻碍”就是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能.分析上图金属杆下滑过程中的何种形式的能转化为电能？还可能有哪几种形式的能量转化？金属杆在下滑过程中金属杆的重力势能转化为电能，如果金属杆的速度增大，金属杆的重力势能还有一部分转化为金属杆的动能. 答案图3在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相
当于 .如果电路闭合，电路中会产生 ，
而导体又处在磁场中，因此导体将受到 的作用，
如图4所示.
导体ab向右运动，会产生由 流向 的感应电流，在磁场中，通电导体ab要受到 的安培力作用.
电磁感应现象中产生的电能是通过克服________做功转化而来的.克服________做了多少功，就有多少 产生，而这些 又通过电流做功而转化为其他形式的能.因此，电磁感应现象符合能量守恒定律.图4电源感应电流安培力ba向左安培力安培力电能电能如图5所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经一定时间到达竖直位置，ab边的速度大小为v，则在金属框内产生的热量大小等于______________.图5
答案
2题型探究一、电磁感应中的电路问题电磁感应问题常与电路知识综合考查，解决此类问题的基本方法是：
(1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路.
(2)画等效电路图，分清内、外电路.
(3)用法拉第电磁感应定律E＝ 或E＝BLv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向.在等效电源内部，电流方向从负极指向正极.
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.例1 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜线.磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图6所示).若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过
的距离时，通过aP段的电流是多大？方向如何？图6答案解析
PQ在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，由于是闭合回路，故电路中有感应电流，可将电阻丝PQ视为有内阻的电源，电阻丝aP与bP并联，1.“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”.
2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极.针对训练1 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图7所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框上a、b两点间的电势差是
A.Uab＝0.1 V
B.Uab＝－0.1 V
C.Uab＝0.2 V
D.Uab＝－0.2 V图7答案解析√
穿过正方形线框左半部分的磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中产生感应电流，把左半部分线框看成电源，设其电动势为E，正方形线框的总电阻为r，则内电阻为 画出等效电路如图所示.则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知由于a点电势低于b点电势，故Uab＝－0.1 V，
即B选项正确.二、电磁感应中的能量问题1.电磁感应中能量的转化
电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程，其能量转化方式为：2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路
(1)确定回路，分清电源和外电路.
(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.如：
①有滑动摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；
③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；如果安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能.
(3)列有关能量的关系式.例2 如图8所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0 T.质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行s＝2.8 m后速度保持不变.求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；答案解析图84 m/s金属棒匀速运动时产生的感应电流为
由平衡条件有F＝mgsin θ＋BIL
代入数据解得v＝4 m/s.(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR.图8答案解析1.28 J设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有
针对训练2 水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图9所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为s时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上.在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是
A.撤去外力后，ab做匀减速运动
B.合力对ab做的功为Fs
C.R上释放的热量为Fs＋
D.R上释放的热量为Fs图9答案解析√撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F安＝ F安随v的变化而变化，故导体棒做加速度变化的变速运动，A错；
对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错；
由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fs，C错，D正确.
达标检测31.如图10所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场.当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为答案解析√图101234
12342.如图11所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为 的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为√答案解析图111234摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势
12343.如图12所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于
A.棒的机械能增加量 B.棒的动能增加量
C.棒的重力势能增加量 D.电阻R上产生的热量√答案解析图12棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力.根据功能关系可知，力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A正确. 12344.长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图13所示，磁感应强度为B.求：
(1)ab棒的平均速率；图13答案解析
1234(2)ab两端的电势差；图13答案解析
1234(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？图13答案解析
经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则：
由法拉第电磁感应定律得：
1234课件29张PPT。第一章
电磁感应第六节 自感现象及其应用学习目标
1.了解自感现象及其应用.
2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.
3.了解自感系数的决定因素.
4.了解日光灯的发光原理．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、自感现象(1)通电自感：如图1所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？灯泡L2立即发光，灯泡L1逐渐亮起来． 答案图1(2)断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，两灯泡的发光情况有什么不同？L2立即熄灭，L1闪亮一下，再逐渐熄灭． 答案图2自感现象及自感电动势的定义和特点
(1)定义：由于线圈本身的 发生变化而产生的电磁感应现象．在______现象中产生的感应电动势叫自感电动势．
(2)自感电动势的大小：跟穿过线圈的磁通量 有关，还跟___________有关．
(3)自感系数的决定因素：由线圈本身性质决定，与线圈的长短、形状、______，以及是否有 等因素有关，与E、ΔI、Δt等无关．单位：______，符号 .自感电流变化快慢自感系数铁芯匝数亨利H判断下列说法的正误．
(1)在实际电路中，自感现象有害而无益．( )
(2)只要电路中有线圈，自感现象就会存在．( )
(3)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律．( )
(4)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显．( )√×××二、日光灯自感现象可分为断电自感和通电自感．在使日光灯管启动的过程中(如图3为日光灯的结构)应用了哪种自感现象？启动器在日光灯电路中的作用是什么？ 答案图3断电自感 自动开关1.灯管：在高压激发下，两灯丝间的气体 ，发出紫外线，管壁上的荧光粉在 照射下发出可见光.
2.启动器：在开关闭合后，氖气放电发出辉光，辉光产生热量使动触片___________，与静触片 之后，辉光放电消失，动触片降温恢复原状，与静触片 ，电路 .
3.镇流器：启动时产生_____________使灯管发光，正常发光时，起着___________的作用.降压限流导电紫外线膨胀变形接触分离断开瞬时高电压判断下列说法的正误.
(1)没有启动器，在安启动器的位置，可以用一根导线，通过瞬时接通、断开的方式，使日光灯点亮.( )
(2)日光灯点亮后，启动器就没有作用了.( )
(3)在日光灯正常工作中，镇流器只会消耗电能，没有作用.( )
(4)日光灯正常工作的电压高于220 V.( )××√√
2题型探究一、自感现象的分析例1 如图4所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则
A.闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B.闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭图4答案解析√由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮，A、B错误.
由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从IA开始减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确.自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为：
(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.
(2)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路).
(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线.针对训练 (多选) 如图5所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是
A.开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡
B.开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C.开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在
开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流答案解析图5√√开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；
线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，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，B正确；
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，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，D正确.二、自感现象的图象问题例2 如图6所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是答案解析图6√开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.1.断电时，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变.
2.断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化.三、对日光灯的原理的理解例3 (多选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是
A.日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用
B.镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用
C.日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉
D.日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电
能的消耗答案解析√√日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电路如图所示.
在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬时高压.工作时，电流由镇流器经灯管，不再流过启动器，故日光灯启动后启动器不再工作，可以去掉，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.
达标检测31.关于自感现象，下列说法正确的是
A.感应电流一定和原来的电流方向相反
B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大
C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大
D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大√答案解析1234当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；
自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；
自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误.12342.如图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是答案解析1234√根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可.当启动器动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；
选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；
选项D中灯丝左、右端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管内气体导电，选项D错误.1234C.G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回
到零点
D.G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回
到零点 3.在如图7所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表.当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是
A.G1和G2指针都立即回到零点
B.G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点图71234√答案解析1234根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏，那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏.当开关S断开的瞬间，G1中原电流立即消失，而对于G2所在支路，由于线圈L的自感作用，阻碍电流不能立即消失，自感电流沿L、G2、G1的方向，在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时G1中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与G2中的电流同时缓慢减为零，故选项D正确.4.在如图8所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调节R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是答案1234图8√课件29张PPT。第一章
电磁感应第七节 涡流现象及其应用学习目标
1.知道涡流的产生原因.
2.了解电磁灶和涡流加热原理.
3.了解涡流现象的应用——涡流制动和涡流探测．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、涡流现象如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流． 答案图11.涡流：在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入 ，在整个导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的 ，就好像___________一样，这种产生感应电流的现象称为涡流现象．
2.涡流大小的决定因素：导体的外周长越 ，交变磁场的频率越 ，涡流就越大．交变电流感应电流水中的旋涡长高判断下列说法的正误．
(1)涡流也是一种感应电流．( )
(2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热．( )
(3)涡流是一种有害的电磁感应现象．( )×√×二、电磁灶与涡流加热高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属．冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．
优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中．高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示．
图2 图3结合电磁感应的条件回答下列问题：
(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？ 答案涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶内的励磁线圈，它与锅底不接触，电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高，是因为其表面与铁锅发生了热传递．(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎样产生的？ 答案图2 图3感应加热的定义及其应用
(1)利用足够大的电力在导体中产生很大的 ，导体中电流可以发热，使金属受热甚至熔化．
(2)应用：高频感应炉 ，用高频塑料热压机 ，涡流热疗系统用于 ．冶炼金属过塑涡流治疗判断下列说法的正误．
(1)电磁灶可以放砂锅烹煮食物．( )
(2)电磁灶用铁锅时要谨慎，勺子把要绝缘，防止触电．( )
(3)高频感应炉利用高频电流产生的焦耳热冶炼金属．( )
(4)高频感应炉利用金属块中的涡流产生焦耳热冶炼金属．( )×××√三、涡流制动与涡流探测如图4把高速旋转的铝盘放在蹄形磁铁之间，铝盘会发生什么现象，为什么？ 答案铝盘会很快停止转动，原因：铝盘在蹄形磁铁的磁场中转动，会在铝盘中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩．从而使铝盘快速停止转动． 图4涡流制动、涡流探测和涡流的防止
(1)涡流制动：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到 ，安培力的方向总是 导体与磁场的相对运动，这种现象称为涡流制动．这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等．
(2)涡流探测：涡流金属探测器具有一个通过一定频率交变电流的探测线圈，该线圈产生的交变磁场在金属物中激起 ，涡流的变化会反过来影响探测线圈，改变探测线圈电流的 和 ，从而探知金属物．安培力涡流阻碍大小相位(3)在生产和生活中，有时也要避免涡流效应．要减小电机、变压器的铁芯在工作时产生的涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成 的铁芯，增大回路 ． 用薄片叠压电阻判断下列说法的正误．
(1)电磁制动发生的过程，存在机械能向内能的转化．( )
(2)电磁制动中的感应电流，受到的安培力为阻力．( )
(3)利用涡流金属探测器，可以探测出违法分子携带的毒品．( )√√×
2题型探究一、涡流的理解、利用和防止1.产生涡流的两种情况
(1)块状金属放在变化的磁场中.
(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.
2.产生涡流时的能量转化
(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.
(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.例1 (多选)如图5所示是高频焊接原理示意图.
线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属
工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝
产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一
起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是图5A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大答案解析√√交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，故A项对，B项错；
工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故C项错，D项对. 例2 (多选) 如图6所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h图6答案解析√√若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错误，B正确；
若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确.二、对涡流制动与涡流探测的理解1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生涡流制动.
2.涡流制动是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在涡流制动作用.例3 在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中
A.都做匀速运动
B.甲、乙做加速运动
C.甲、乙做减速运动
D.乙、丙做匀速运动图7答案解析√甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受涡流制动作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.例4 金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是
A.金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中
B.金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流
C.金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流
D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同答案解析√金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；
金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确；
探测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得出探测效果，故D错误.故选C.
达标检测31.下列做法中可能产生涡流的是
A.把金属块放在匀强磁场中
B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动
C.让金属块在匀强磁场中做变速运动
D.把金属块放在变化的磁场中 答案√1232.(多选)如图8所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是
A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的 答案√图8√1233.如图9所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是
A.恒定直流、小铁锅
B.恒定直流、玻璃杯
C.变化的电流、小铁锅
D.变化的电流、玻璃杯123图9答案解析√123通入恒定电流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流.通入变化的电流时，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高.涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温，故C正确.课件19张PPT。习题课：交变电流的产生及描述第二章
交变电流学习目标
1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.
2.理解交变电流图象的物理意义.
3.知道交变电流“四值”的区别，会求解交变电流的有效值．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、交变电流图象的应用正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息： (3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值．
(4)可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻． 例1 (多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则
A.电流表的示数为10 A
B.线圈转动的角速度为50 rad/s
C.0.01 s时线圈平面和磁场平行
D.0.01 s时线圈的磁通量变化率为0答案图1√√二、交变电流有效值的计算对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：
(1)对于按正(余)弦规律变化的电流，可先根据Em＝nBSω求出其最大值，然后根据E＝ 求出其有效值.有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值.
(2)当电流按非正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相同热量.
例2 有两个完全相同的电热器，分别通以如图2甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流.求这两个电热器的电功率之比.图22∶1交变电流通过纯电阻用电器R时，其电功率P＝I2R，I应该是交变电流的有效值.
对于题图甲所示的方波交变电流，因大小恒定，故有效值I甲＝Im.
对于题图乙所示的正弦交变电流， 所以P甲∶P乙＝2∶1.答案解析三、交变电流“四值”的应用比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用：
(1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值.
(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交流电表显示的也是有效值.
(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值.
(4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值.例3 一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图3所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1)写出此时刻线圈中感应电流的方向.答案解析图3见解析由右手定则可判定电流的方向沿adcba.(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值为多大？答案解析见解析Em＝NBSω＝NBL2ω.答案解析见解析(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
线圈平面与磁感线成60°角时的瞬时感应电动势图3(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电荷量是多少？答案解析见解析
图3(5)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案解析见解析
图3
达标检测21.如图4所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为答案解析图4√12
122. 如图5所示，在匀强磁场中有一个“π”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感应强度B＝ 线框的CD边长为20 cm，CE、DF长均为10 cm，转速为50 r/s.若从图示位置开始计时：
(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；答案解析图5 12线框转动，开始计时的位置为线框平面与磁感线平行的位置，在t时刻线框转过的角度为ωt，此时刻e＝Bl1l2ωcos ωt，即e＝BSωcos ωt，其中B＝
S＝0.1×0.2 m2＝0.02 m2，ω＝2πn＝2π×50 rad/s＝100π rad/s，
故e＝ ×0.02×100πcos (100πt) V，
即e＝12(2)在e－t坐标系中作出线框中感应电动势随时间变化关系的图象.答案解析12见解析图
线框中感应电动势随时间变化关
系的图象如图所示.图5 课件20张PPT。章末总结 第二章
交变电流内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1交变
电流交变电流
的产生产生线圈在匀强磁场中绕 匀速转动特殊位置垂直于磁场的轴线圈平面与中性面重合磁通量 感应电动势为 电流改变方向线圈平面与中性面垂直磁通量为零感应电动势 表达式：e＝Em (中性面开始计时)，其中Em＝ 最大零最大nBSωsin ωt交变
电流交变电流
的产生表征交变电
流的物理量最大值：Em＝nBSω有效值：根据 定义，
正(或余)弦交流电E＝周期T与频率f的关系：T＝ 或f＝平均值： ＝电容：通交流，隔 ；通高频，阻______电感：通直流，阻 ；通低频，阻______理想变压器原理： 现象基本规律＝I1n1＝
P1＝P2电流的热效应I2n2低频交流高频互感直流交变电流电能输送功率损失：P损＝
电压损失：U损＝ I2R线IR线
2题型探究一、交变电流“四值”的计算和应用1.峰值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转时所产生的交变电流的最大值，Em＝nBSω.
2.瞬时值：线圈在匀强磁场中转动，从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为e＝nBSωsin ωt.
3.有效值：反映交变电流产生热效应的平均效果，正(或余)弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是E＝
4.平均值：指在一段时间内产生的电压(电流)的平均值，其数值由法拉第电磁感应定律求出，即例1 图1为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，其矩形线圈的长度为L1，宽度为L2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，沿转轴OO′方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t＝0时刻线圈平面与磁感线垂直.
(1)求线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向.答案解析图1自下而上根据右手定则可判断，线圈中的电流方向是d→c→b→a，故通过电阻R的电流是自下而上.(2)写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式.答案解析e＝nBL1L2ωsin ωt从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势Em＝nBL1L2ω，所以感应电动势的瞬时值表达式e＝nBL1L2ωsin ωt.图1(3)求线圈从t＝0时所处的位置开始到转过90°的过程中的平均感应电动势.答案解析由法拉第电磁感应定律有
图1(4)求线圈从t＝0时所处的位置开始转过60°时电路中的瞬时电流.答案解析
图1(5)求线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量.答案解析
图1二、含变压器电路的动态分析
解答这类问题首先是分清变量和不变量，然后结合变压器的基本规律和欧姆定律分析相关量的变化情况.
(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”即输出功率决定输入功率.
(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无阻电源，可以参照直流电路动态分析的方法，分析负载电路的动态变化.例2 如图2所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，
R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，
电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，
电流表A1示数变大
D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大图2答案解析√当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；
若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小，原线圈中的电流变大，电流表A1示数变大，选项D错误.三、远距离输电线路的分析与计算解决远距离输电问题要注意以下两点：
(1)首先画出输电示意图，包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等，在图中标出相应物理符号，利用输电电流I＝ 输电线上损失电压U损＝IR线，输电线损失功率P损＝I2R线＝ 及其相关知识解答.
(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系.例3 交流发电机两端电压是220 V，输出功率为4 400 W，输电导线总电阻为2 Ω.试求：
(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？答案解析180 V 3 600 W 800 W
由U＝U用＋IR得：用户得到的电压为
U用＝U－IR＝220 V－20×2 V＝180 V
由P＝P用＋I2R得：用户得到的功率为
P用＝P－I2R＝4 400 W－202×2 W＝3 600 W
输电损失功率为P损＝I2R＝202×2 W＝800 W(2)若发电机输出端用1∶10的升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用10∶1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和功率又是多大？答案解析219.6 V 4 392 W 输电线路示意图如图所示
根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数
成正比可得：
因理想变压器不改变功率，即P2＝P，所以
U3＝U2－I2R＝2 200 V－2×2 V＝2 196 V
用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，
课件39张PPT。第二章
交变电流第一节 认识交变电流
第二节 交变电流的描述 学习目标
1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和正弦式交变电流的概念.
2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.
3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、交变电流的产生假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图1甲至丁所示．请分析判断：图1(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况． 答案
线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面．(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？ 答案图1正弦式交变电流的产生条件及中性面的特点：
(1)正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于 磁场中，并绕__________方向的轴 转动．
(2)中性面：线圈平面与磁感线 时的位置．
①线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ ，但线圈中的电流
为_____．
②线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变．线圈转动一周，感应电流的方向改变 次．匀强垂直磁场匀速垂直最大零两判断下列说法的正误．
(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．( )
(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．( )
(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．( )
(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．( )√××√二、用函数表达式描述交变电流如图2是图1中线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：
(1)甲、乙、丙中AB边产生的感
应电动势各为多大？ 答案图2甲：eAB＝0
整个线圈中的感应电动势由AB和CD两部分组成，且eAB＝eCD，所以
甲：e＝0
乙：e＝eAB＋eCD＝BSω·sin ωt
丙：e＝BSω(2)甲、乙、丙中整个线圈中的感应电动势各为多大？ 答案图2若线圈有n匝，则相当于n个完全相同的电源串联，所以
甲：e＝0
乙：e＝nBSωsin ωt
丙：e＝nBSω(3)若线圈有n匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？ 答案图2交变电流的瞬时值、峰值表达式
(1)正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：
①当从中性面开始计时：e＝ .
②当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝ .
(2)正弦式交变电流电动势的峰值表达式：
Em＝_______
与线圈的形状 ，与转动轴的位置 ．(填“有关”或“无关”)Emsin ωtEmcos ωtnBSω无关无关有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该线圈产生的交变电流电动势的峰值为 ，电流的峰值为 ，若从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 ．图36.28 V6.28 Ae＝6.28sin 10πt V答案解析电动势的峰值为
Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V
感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt V.三、用图象描述交变电流由正弦式电流的电动势e＝Emsin ωt，电流i＝Imsin ωt和电压u＝Umsin ωt分别画出e－t、i－t、u－t图象．
答案从正弦式交变电流的图象可以解读到以下信息：
(1)交变电流的周期T、峰值Im或者Em.
(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻；也可根据电流或者电压峰值找出线圈平行磁感线的时刻．
(3)判断线圈中磁通量Φ最小、最大的时刻及磁通量变化率 最小的时刻．
(4)分析判断i、e大小和方向随时间的变化规律． 判断下列说法的正误．
(1)当线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速圆周运动，线圈中的电流就是正(或余)弦式电流．( )
(2)正弦式交流电在一个周期里，电流有一个最大值，一个最小值．( )
(3)若某一闭合线圈中产生正弦式交流电，当电动势达到最大值时，线圈中的电流不一定达到最大值．( )√××
2题型探究一、交变电流的产生例1 (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是
A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大
B.当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零
C.每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零答案解析√√线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率也等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻发生变化.线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确.搞清两个特殊位置的特点：
(1)线圈平面与磁场垂直时：e为0，i为0，Φ为最大， 为0.
(2)线圈平面与磁场平行时：e为最大，i为最大，Φ为0， 为最大.二、交变电流的变化规律2.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置开始计时
e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，U＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，U＝Umcos ωt.例2 一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝ 的匀强磁场中以n＝300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图4所示，若从中性面开始计时，求：(π取3.14)
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；图4e＝50sin 10πt V 答案解析线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V，
由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝50sin 10πt V. 答案解析
图4(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式. 答案解析u＝40sin 10πt V
图41.求交变电流瞬时值的方法
(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时；
(2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数；
(3)确定转动的角速度ω＝2πn(n的单位为r/s)、峰值Em＝NBSω；
(4)写出表达式，代入角速度求瞬时值.
2.线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流，产生的交变电流与线圈的形状无关.如图5所示，若线圈的面积与例2中题图所示线圈面积相同，则答案完全相同.图5三、交变电流的图象例3 处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直.在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图6所示，线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则图中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是图6答案解析√线圈在磁场中从图示位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电.对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对.1.从中性面开始计时是正弦曲线，从垂直中性面开始计时是余弦曲线.
2.由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向.
达标检测31.(多选)如图所示的图象中属于交变电流的有1234选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流.答案解析√√√2.(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有1234答案√√√3.(多选)如图7甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′以恒定的角速度ω转动.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规律变化，则在t＝ 时刻
A.线圈中的电流最大
B.穿过线圈的磁通量为零
C.线圈所受的安培力为零
D.线圈中的电流为零 1234答案解析图7√√
此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，B错误，
由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线圈所受的安培力为零，A错误，C、D正确. 12344.如图8所示，匀强磁场的磁感应强度B＝ 边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值.1234图8 答案解析
设转动过程中感应电动势的最大值为Em，(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角的过程中产生的平均感应电动势.1234 答案解析
图8课件30张PPT。第二章
交变电流第三节 表征交变电流的物理量学习目标
1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.
2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值不是简单意义的平均.
3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、交变电流的周期和频率如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化． 答案图1周期、频率及它们之间的关系：
(1)周期(T)：交变电流完成一次 变化所需的时间．
(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成 变化的次数．
(3)T＝____或f＝ 周期性周期性我国电网中交流电的频率为50 Hz，则我国提供市电的发电机转子的转速为________r/min.3 000二、交变电流的峰值和有效值某交流电压的瞬时值表达式u＝ (100πt) V，把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？ 答案小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u＝ (100πt) V中
是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V 2 W”的小灯泡中的6 V是有效值．电容器会被击穿． 交变电流的峰值和有效值：
(1)峰值：①交变电流的电压、电流能达到的 叫峰值，若交流电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝______，Um＝ .
②使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的________．
(2)有效值：确定交变电流有效值的依据是 ．
ImR最大值电流的热效应最大数值让交流与恒定电流通过大小 的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的 相同，则此恒定电流值叫做交流电的有效值．
(3)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：E＝________
＝ ，U＝_____＝ ，I＝______＝ . 相同热量0.707Em 0.707Um 0.707Im 判断下列说法的正误．
(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．( )
(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．( )
(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．( )
(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．( )√×××
2题型探究一、周期和频率的理解交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关．ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝ ω＝2πf＝2πn.例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示．下列说法中正确的是
A.此交变电流的频率为0.2 Hz
B.1 s内电流方向变化10次
C.t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D.1 s内线圈转5圈图2答案解析√√
由图象知T＝0.2 s，故 ＝5 Hz，即1 s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错，B、D对；
在t＝0.1 s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错. 二、非正弦式交变电流有效值的计算利用有效值的定义，根据电流的热效应计算，计算时注意取一个完整周期的时间，而不是简单地对电压求平均值.例2 如图3所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为图3答案解析√
计算时要注意三个相同：“相同电阻”上“相同时间”内产生“相同热量”.“相同时间”一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比例3 如图4所示，矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电荷量q；图4 答案解析
(2)电阻R上所产生的热量Q. 答案解析
图4线圈中感应电动势的有效值E和最大值Em的关系是1.有效值
(1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E＝ 计算.
(2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值.
(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值都是指有效值.
2.平均值
(1)求某一过程中的电动势是平均值，
(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，
达标检测31.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图5所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压
A.峰值是e0 B.峰值是2e0答案解析图51234√由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故A、B错误；
又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，
故C错误，D正确.12342.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图6甲所示.已知发电机线圈内阻为5 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则
A.电压表 的示数为220 V
B.电路中的电流方向每秒钟改变50次
C.灯泡实际消耗的功率为484 W
D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J√答案解析图61234
1234由题图甲知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错； 3.通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图7所示，其周期为1 s.该电阻两端电压的有效值为答案解析图7√
12344.如图8所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I＝________.线框从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量q＝________.图8
1234答案解析课件28张PPT。第二章
交变电流第四节 电感器对交变电流的作用
第五节 电容器对交变电流的作用学习目标
1.通过演示实验，了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.
2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.
3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电感器对交变电流的作用如图1所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到有效值等于直流电源电压的交流电源上．
(1)两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？ 答案图1甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用．不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大．(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？ 答案图1电感器的作用：
(1)电感器的感抗是由 在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．是表征电感器对交变电流的_________________的物理量．
(2)线圈的自感系数越 ，交流电的频率越 ，电感线圈对交变电流的阻碍作用越大．
(3)电感线圈在电路中的作用：通 流，阻 流；通 频，阻 频．变化的电流阻碍作用的大小大直交高低高判断下列说法的正误．
(1)同一个线圈对直流和对交流的阻碍作用是相同的．( )
(2)绕制线圈的导线的电阻可以忽略时，线圈对交流没有阻碍作用．( )
(3)交流电的频率越高，电感线圈对交流的阻碍作用越大．( )
(4)线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大．( )√××√二、电容器对交变电流的作用如图2甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上．图2(1)观察灯泡的发光情况，并分析原因． 答案甲图中的灯泡不亮，乙图中的灯泡亮．甲图中的电源是直流电源，电容器在电路中是断路，电路中没有电流，灯泡不亮．乙图中的电源是交流电源，把交流电源接到电容器两个极板上后，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，灯泡就亮了，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．电容越大，灯泡越亮；频率越高，灯泡越亮．说明电容器的电容越大、频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用越小．(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？ 答案灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用．(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？说明了什么？ 答案图2电容器的作用：
(1)电容器接到交流电源两端时，交替地进行 和 ，电路中就有了电流，表现为交流“ ”了电容器．
(2)电容器在电路中的作用：通 流，隔 流；通 频，阻 频．
(3)电容器的电容越 ，交流电的频率越 ，电容器对交变电流的阻碍作用越 .充电放电通过交直高低大高小
2题型探究一、对感抗的理解交变电流通过电感器时，由于电流时刻在变化，在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感器对交变电流产生阻碍作用．例1 (多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是
A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗
B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮
C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮
D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗图3答案解析√√线圈对直流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮.二、对容抗的理解电容器在充放电的过程中电容器两极板上聚集着等量异种电荷，从而在两极板间存在着电场，此电场的电场力阻碍着电荷的定向移动，其表现就是电容器对交流电的阻碍作用.例2 (多选)图4甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“～～～”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示.关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是
A.图甲中R得到的是交流成分
B.图甲中R得到的是直流成分
C.图乙中R得到的是低频成分
D.图乙中R得到的是高频成分图4√√答案解析电容器有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；
乙图中交流高频成分能通过电容器，电容器阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误.三、电阻、感抗、容抗的对比例3 如图5所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同.若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是
A.三灯亮度不变
B.三灯均变亮
C.L1不变、L2变亮、L3变暗
D.L1不变、L2变暗、L3变亮图5答案解析√当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗.又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D.1.电阻对交流、直流有相同的阻碍作用，交流频率变化时，阻碍作用不变.
2.电感器通直流、阻交流，通低频、阻高频.
3.电容器通交流、隔直流，通高频、阻低频.
4.在分析电流变化时，把感抗、容抗类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析.
达标检测31.(多选)在如图6所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡的电阻值，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝ (100πt) V.若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是
A.电流表示数增大
B.电压表示数增大
C.灯泡变暗
D.灯泡变亮√答案解析√图6123
灯泡的电阻值R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误；
电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压UL，设灯泡两端电压为UR，则电源电压的有效值为U＝UL＋UR，因UR＝IR，故电流I减小时，UR减小，因电源电压的有效值保持不变，故UL＝U－UR增大，选项B正确.1232.如图7所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是
A.使发电机F的转速增大
B.使发电机F的转速减小
C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质
D.使电容器两极板间的距离增大√答案解析图7123当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，电容器容抗减小，电流表A的示数增大，A项正确，B项错误；
在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A的示数减小，C、D项错误.1233.(多选) 如图8所示的电路中，a、b两端连接的交流电源中既含高频交流，又含低频交流，L是一个25 mH 的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是
A.L的作用是“通低频，阻高频”
B.C的作用是“通低频，隔高频”
C.C的作用是“通高频，阻低频”
D.通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远
大于高频交流所占的百分比√答案解析√√图8123因为电感L是一个高频扼流圈，“通低频，阻高频”，A选项正确；
C是一个电容较小的电容器，所以对低频的交流容抗就较大，故选项C正确，B错误；
根据分析可知通过电阻R的电流中，低频交流所占百分比远远大于高频交流所占的百分比，选项D正确.123课件31张PPT。第二章
交变电流第六节 变压器学习目标
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、变压器的原理及电压与匝数的关系如图1所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上．连接电路，接通电源，小灯泡能发光．
(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ 答案图1当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？
答案图1变压器的工作原理及电压与匝数的关系：
(1) 是变压器工作的基础．因此变压器只对 的电流起作用，对 电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)
(2)变压器中的电压与匝数的关系：
①只有一个副线圈： ＝_____.
当 时，U2>U1为 压变压器；
当 时，U2②有多个副线圈：_____＝______＝______＝…互感现象变化恒定
n2>n1 n2(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( )
(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( )
(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．( )
(4)理想变压器不能改变交变电流的频率．( )√√××二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系阅读教材回答下列三个问题：
(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ 答案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．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．(2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． 答案
(3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． 答案若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…变压器原、副线圈中功率关系和电流关系：
(1)功率关系：P入＝P出，即 .
(2)电流关系：①只有一个副线圈时，________.
②有多个副线圈时：____________________n1I1＝n2I2＋n3I3＋…U1I1＝U2I2 一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈中的电流为______，副线圈中的输出电压为_______，输出功率为________．5 A250 V50 kW答案解析
2题型探究一、理想变压器基本关系的应用2.功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0. 例1 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是
A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A
C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A图2答案解析灯泡正常工作，副线圈两端的电压U2＝12 V，副线圈中的电流I2＝2×
＝1 A，根据匝数比得原线圈中的电流I1＝ ＝0.05 A，原线圈两端的电压U1＝20U2＝240 V，选项D正确.√二、理想变压器的动态分析A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小例2 (多选) 如图3所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则图3答案解析√√
对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.三、几种常见的变压器1.自耦变压器
铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图4所示.2.互感器
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.图4互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.
(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压.(如图5所示)图5(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.(如图6所示)图6例3 (多选)图7甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是
A.线圈匝数n1B.线圈匝数n1>n2，n3>n4
C.甲图中的电表是电压表
D.乙图中的电表是电流表答案解析√题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n32.电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.
3.电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.例4 一自耦变压器如图8所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中
A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高
C.U2图8√
达标检测31.(多选)如图9所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则
A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
B.甲图是电流互感器，输电电流是100 A
C.乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
D.乙图是电流互感器，输电电流是100 A√答案解析图9√123
1232.如图10所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器. 和 是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示； 和 是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是
A.I1和I2表示电流的平均值
B.U1和U2表示电压的最大值
C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大√答案解析图10123电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A、B错误.
滑片P向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，U2不变、I1变大，故C正确，D错误.123为理想交流电表.原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示.下列说法正确的是
A.变压器输入、输出功率之比为4∶1
B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4
C.u随t变化的规律为u＝51sin (50πt) V
D.若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大√√1233.(多选)如图11(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均答案解析图11
由题意，变压器是理想变压器，故变压器输入、输出功率之比为1∶1，故A错误； 由题图(b)可知交流电压最大值Um＝51 V，周期T＝0.02 s，可由周期求出角速度的值为ω＝100π rad/s，则可得交流电压u随t变化的规律为u＝51sin (100πt) V，故选项C错误；
RT处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确.123课件30张PPT。第二章
交变电流第七节 远距离输电学习目标
1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.
2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.
3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、降低输电损耗的两个途径如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r.那么：
(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和． 答案图1(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？ 答案图1由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因． 减小输电线损耗的方法：
(1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝ ＝IR.
(2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝ .
(3)减少电压、功率损失的方法：
①减小电阻：由R＝ 可知，距离l一定时，使用电阻率 的材料，______导体横截面积可减小电阻．
②提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流，即采用高压输电．小U－U′I2R升高增大判断下列说法的正误．
(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比．( )
(2)由P＝ 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小．( )
(3)由P＝I2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失．
( )
(4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的．( )√√×√二、远距离输电电路中的各种关系某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)． 答案第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3
第三个回路：P4＝U4I4(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 答案图2远距离输电过程的几个基本关系：
(1)功率关系：P1＝ ，P2＝ ，P3＝ ，P线＝I2ΔU＝
(2)电压关系： U2＝ .
(3)电流关系：n1I1＝ ，n3I3＝n4I4，I2＝_____＝_____＝P2P线＋P3P4U3＋ΔUn2I2
判断下列说法的正误．
(1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．( )
(2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( )
(3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多．( )
(4)远距离输电时，输送电压越高越好．( )×√××
2题型探究一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失．常用计算公式：
(1)ΔP＝I2R，其中I为输电线路上的电流．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ 其中ΔU为输电线上的电压损失．例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？答案解析2 500 A(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？答案解析输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W
(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？答案解析二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.
1.画图、理清三个回路(如图3所示)
2.抓住两个联系
(1)理想升压变压器联系回路1和回路2图3(2)理想降压变压器联系回路2和回路33.掌握一个定律
根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.例2 如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.
(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； 答案解析
6 250 V 16 A图4(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压. 答案解析15.625 Ω 6 000 V
图4因为ΔU＝U2－U3＝I2R线
所以U3＝U2－I2R线＝6 000 V.
达标检测31.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是
A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍
B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍
C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供
电时的4倍
D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功
率为正常供电时的4倍 √答案解析1234高压输电时P＝UI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；
输电线上的热耗功率ΔP＝I2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；
用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；
由ΔP＝I2R线，知热耗功率不变，D错误.12342.(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户用电器的总电阻减少时
A.U1∶U2＝U4∶U3
B.用户的电压U4增加
C.输电线上损失的功率增大
D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率√答案解析图5√1234
用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损＝I2r知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU＝Ir知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U4减小，故C正确，B错误.
用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D错误.12343.(多选)在如图6所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大√答案解析√123图64发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误；
随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(ΔU＝IR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；
随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(ΔP＝I2R)增大，选项C正确；
12344.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则
A.用户端的电压为
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为
D.输电线路上损失的电功率为I1U√图7答案解析1234
输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；1234课件13张PPT。章末总结 第三章
传感器内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1传感器定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号
的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成 敏感元件 电阻——温度传感器
电阻——光电传感器应用生活中的传感器
农业生产中的传感器
工业生产中的传感器
飞向太空的传感器用传感器制作自控装置——利用光敏电阻、热敏电阻等热敏光敏
2题型探究一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大.
2.热敏电阻
热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小.例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是
A.I变大，U变大 B.I变大，U变小
C.I变小，U变大 D.I变小，U变小答案解析图1√R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2↓→R总↓→I干↑→
U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.针对训练 如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压增大
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④图2答案解析√R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；
由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；
当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误.故应选C.二、传感器的应用1.传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.
(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.
(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.
(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.
2.处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：
(1)传感器所在的信息采集部分；
(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；
(3)执行电路.例2 如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是
A.L1灯亮
B.L2灯亮
C.L1、L2两灯同时亮
D.L1、L2两灯都不亮图3答案解析√由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通，故B正确.例3 如图4甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定.电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路.图4答案解析见解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大.根据题意设计的自动光控电路如图所示.控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作.
课件27张PPT。第三章
传感器第一节 认识传感器
第二节 传感器的原理学习目标
1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转化成电学量的技术意义.
2.知道常见敏感元件的工作原理.
3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、传感器及传感器的分类(1)当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门． 答案(2)你知道小轿车上都有哪些传感器吗？有速度、转速传感器、温度传感器、加速度传感器等． 答案(1)传感器是把 变化转换为 量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等．
(2)传感器的组成：一般由 元件、转换元件和 电路三部分组成．(如图1所示，以话筒为例)图1非电学量电学敏感转换(3)传感器的分类
①按被测量进行划分，可分为 传感器、 传感器、位移传感器、压力传感器、 传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．
②按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、 传感器、 传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．
③按能量传递方式进行划分，可分为_______传感器和________传感器两大类．加速度速度温度压电式电容式有源无源判断下列说法的正误．
(1)所有传感器都是由半导体材料制成的．( )
(2)传感器不能感知气味．( )
(3)传感器只能通过感知电压的变化来传递信号．( )
(4)金属材料也可以制成传感器．( )×××√二、温度传感器的原理如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？ 答案由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．图2(1)温度传感器是一种将 变化转换为 变化的装置．
(2)热敏电阻：用 材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．
①正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻 ．
②负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻 ． 温度电学量半导体增大减小判断下列说法的正误．
(1)热敏电阻是将温度的高低这一热学量转化为电阻这一电学量．( )
(2)利用温度传感器可测较低或较高的温度．( )
(3)利用温度传感器可以实现温度自动控制．( )
(4)电饭煲蒸米饭，是根据蒸米饭的经验时间，来设计固定的蒸饭时间．
( )√ √ √ ×ROS电阻随光照的增强而减小．三、光电传感器的原理如图3所示
(1)有光照射和无光照射时，光敏电阻ROS的阻值有何不同？ 答案无光照射时，光敏电阻ROS电阻较大，电流表读数较小；有光照射时，光敏电阻ROS电阻较小，电流表读数较大．图3(2)改变光的照射强度，光敏电阻ROS的阻值有何变化？ 答案1.光电传感器是一种将 变化转换为 变化的传感器.
2.光敏电阻一般由 材料制成，其特点为光照越强，电阻越 .光学量电学量半导体小判断下列说法的正误.
(1)光敏电阻的阻值随光线的强弱变化，光照越强电阻越小.( )
(2)有光照在光敏电阻上，电阻上的自由电子会发生定向移动.( )
(3)光敏电阻的阻值只会随人造光的强弱而变化，不能感知自然光的变化.( )×√×
2题型探究一、传感器的理解1.传感器的原理：2.在分析传感器时要明确：
(1)核心元件是什么；
(2)是怎样将非电学量转化为电学量；
(3)是如何显示或控制开关的.例1 如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况.若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数如何变化？图4答案解析见解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大.把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.二、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用例2 (多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图5所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度降低时
A.电容器C的带电荷量增大
B.电压表的读数增大
C.电容器C两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大图5答案解析√√又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；例3 (多选)如图6所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时
A.电压表的示数增大
B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大图6答案解析√√√当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误.
因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确.
结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤
(1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光线强弱)是增大还是减小.
(2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减.
(3)分析部分电路的电压、电流如何变化.
达标检测31.关于传感器，下列说法正确的是
A.所有传感器都是由半导体材料制成的
B.金属材料也可以制成传感器
C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D.水银温度计是一种传感器答案解析√1212大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A错，B对；
传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C错；
水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D错.2.如图7所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是
A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变滑动触头P左移，其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果.√答案解析图712课件22张PPT。第三节 传感器的应用
第四节 用传感器制作自控装置第三章
传感器学习目标
1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题.
2.了解传感器应用的一般模式.
3.能设计简单的应用传感器的控制电路．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、传感器的应用日常生活中的传感器是一个大家族，也是我们的好朋友，假如没有这些传感器，将会给我们的生活带来诸多不便，请观察和思考一下，在生活中有哪些传感器？电冰箱、电熨斗、空调机中要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、防盗报警器中要用到红外线传感器． 答案1.生活中的传感器
电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到 传感器；自动门、家电摇控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了 传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的 传感器等.
2.农业生产中的传感器
无人管理的自动灌溉系统利用了 传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了 传感器和 传感器.温度红外线压力湿度温度湿度3.工业生产中的传感器
生产安全中，如将一种埋入式 传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度 传感器(如光栅传感器)进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工.
4.飞向太空的传感器
在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供 和 系统使用；对宇航员各种生理状况的测量有 传感器，如测量血压、心电图、体温等.光纤位移遥测遥控生理判断下列说法的正误.
(1)电子秤使用了压力传感器.( )
(2)在电梯门口放置障碍物，电梯门会不停地开关，这是由于电梯门上有红外线传感器.( )
(3)酒精浓度检测器，使用了温度传感器.( )√ ××二、用传感器制作自控装置城市里的路灯，能够在天暗时自动开启，而在天亮时，自动熄灭，你知道该自动控制电路中有什么传感器吗？光电传感器 答案课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路图1实验器材
二极管VD、晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R(7.5 MΩ)、
灯泡L.
实验原理
由晶闸管VS与电灯L构成主回路，控制回路由____与______
组成的分压器及二极管VD构成，如图1所示.RRG (1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈 电阻，与R
分压后使晶闸管VS门电极处于低电平，VS .
(2)当夜幕降临时，照在RG上的自然光线减弱，RG呈高
阻，使VS的门电极处于高电平，VS获正向触发电压而
，灯L亮.
(3)改变R的阻值，即改变其与RG的分压比，可调整电路的起控点. 图1低关断导通判断下列说法的正误.
(1)随着科技的发展，传感器会应用在各行各业，生活的方方面面，可以完全取代人的作用.( )
(2)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点.( )
(3)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻.( )√ ××
2题型探究传感器的应用实例分析传感器应注意的四个分析：
(1)检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等.
(2)敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系.
(3)电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响.
(4)执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程.例1 (多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A.当拉环不受力时，滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)图2A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处答案解析√√√若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；
A.常温下感温磁体具有较强的磁性
B.当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强
C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达
到103 ℃，这时开关按钮会跳起
D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能
达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起例2 (多选)电饭锅的结构图如图3所示，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是图3答案√√√
达标检测3A.严重污染时，LDR是高电阻
B.轻度污染时，LDR是高电阻
C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响1.(多选)如图4所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是√答案解析图4√12严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；
LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；
白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对. 122.小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制.经检查，恒温箱的控制器没有故障.参照图5，下列对故障判断正确的是
A.只可能是热敏电阻出现故障
B.只可能是温度设定装置出现故障
C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D.可能是加热器出现故障 √图512答案解析12由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误.
若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误.
