(共21张PPT)
第3节 示波器的使用
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第3节
课标定位
学习目标：1.了解示波器的原理．
2．熟悉各开关旋钮的作用，练习使用示波器．
重点难点：1.示波管的构造和原理．
2．显示屏上的图像的调节方法．
课标定位
课前自主学案
一、实验目的
熟悉示波器的调节和作用，并能用示波器观察波形．
二、实验原理
图2－3－1
如图2－3－1所示，示波器是一种能把随时间变化的电信号用图像显示出来的电子仪器．凡能转换成电压的其他电信息(如电流、电阻等)和非电信息(如温度、压力、声波等)，都可以用示波器来观察和测量．
三、实验器材
示波器、滑动变阻器、电键、电池、导线若干、电阻箱、二极管．
四、实验步骤
1．观察荧光屏上的亮斑并进行调节
(1)先把辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮转到中间位置，衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．
(2)打开电源开关，一两分钟(预热)后，顺时针旋转辉度调节旋钮，屏上即出现一个亮斑，调节该旋钮，使亮斑的亮度适中．
(3)旋转聚焦调节和辅助聚焦调节旋钮，观察亮斑的变化情况并使亮斑最圆、最小．
(4)旋转竖直位移旋钮，观察亮斑上下移动的情况；旋转水平位移旋钮，观察亮斑左右移动的情况．调节这两个旋钮，使亮斑位于荧光屏中心．
2．观察扫描并进行调节
(1)把X增益旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮，逆时针转到底，扫描范围旋钮置于低挡，可看到扫描的情形．
(2)顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至为一条亮线．
(3)调节X增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变．
图2－3－2
3．观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节
(1)将扫描范围旋钮置于“外X挡”，交流直流选择开关拨到“DC”位置．
(2)按图2－3－2连接电路．
(3)将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调节旋钮逆时针依次转到100、10和1挡，观察亮斑向上偏移的情况．
(4)调节Y增益旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调节滑动变阻器，观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情况．
(5)调换电池的正、负极，可以看到亮斑改为向下偏移．
4．观察按正弦规律变化的电压的图线
(1)将扫描范围旋钮置于10～100挡，衰减调节旋钮置于“ ”挡．
(2)调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲线．
(3)调节Y增益(或X增益)旋钮，观察曲线形状沿竖直(或水平)方向上的移动情况．
(4)调节竖直(或水平)位移旋钮，观察曲线整体在竖直(或水平)方向上的移动情况．
(5)将选择开关置于“＋”位置，正弦曲线从正半周开始，置于“－”位置，正弦曲线从负半周开始．
5．关机
将辉度调节旋钮逆时针转到底，再断开电源开关．
五、注意事项
1．开机前及实验完毕关机前，先要把辉度调节旋钮逆时针转到底(处于亮度最低状态)．
2．使用过程中，不应使光斑过亮，特别是光斑长时间停留在屏上不动时应将亮度减弱，以免损伤荧光屏，缩短示波管的寿命．
3．由示波器Y输入的电压不可过大，否则会损坏机内的分压电阻和电子管，在最大衰减倍率(1000)时也不得超过直流400 V.
4．尽量避免频繁开机、关机，否则将缩短示波器电子管阴极的寿命，短时间不用时，不必关机．只须将辉度旋至荧光屏上无亮线．
5．如果显示的波形受外界干扰，可将机壳用导线接地．
6．当“Y输入”接线柱上接出的导线悬空时，它和“地”间电阻极大，环境空间中杂散的电磁场将在导线中感应较大的电压，使屏上出现干扰波形，衰减倍率越小，干扰信号显示的幅度越大．若用手摸这条导线会更严重，使用中应尽量避免这种情况．
核心要点突破
课堂互动讲练
示波器的调节与使用
例
图2－3－3
A．调整X增益旋钮和竖直位移旋钮
B．调整X增益旋钮和扫描微调旋钮
C．调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮
D．调整水平位移旋钮和Y增益旋钮
【精讲精析】 调节扫描微调旋钮，减小扫描电压的频率，也就增大了其周期，而信号电压的频率不变，所以在扫描的一个周期内显示的完整波形个数增多．调节Y增益旋钮即可使波形幅度增大，故C正确．
【答案】 C
【规律总结】 示波器是一种常用的观察和测量仪器，其面板上各旋钮的作用和使用方法必须熟记．教材中，将示波器的使用专门作为一个学生实验，所以必须对其各旋钮的作用熟练掌握．
变式训练 某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图像时，他将扫描范围旋钮置于第一挡(10 Hz～100 Hz)，把衰减调节旋钮置于“ ”挡，把同步极性选择开关置于“＋”位置，调节扫描微调旋钮，在屏上出现了如图2－3－4甲所示的正弦曲线．后来他又进行了两步调节，使图像变成如图乙所示的曲线，这两步调节可能是
( )
图2－3－4
A．将衰减调节旋钮换挡并调节标有“↓↑”的竖直位移旋钮
B．将衰减调节旋钮换挡并调节Y增益旋钮
C．调节扫描范围旋钮和调节Y增益旋钮
D．将同步极性选择开关置于“－”位置并调节Y增益旋钮
解析：选D.根据两图对比，由于波形分别从上升沿和下降沿开始(或波形恰好相反)，故一定调整了同步极性开关．由于图像中心未变，水平方向幅度未变，故调整了Y增益旋钮，而没有调整竖直位移旋钮和扫描微调旋钮．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共41张PPT)
第3节 法拉第电磁感应定律
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第3节
课标定位
课标定位
课前自主学案
一、感应电动势
1．在_____________现象里产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于______．
2．在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路就一定有____________；电路断开时，虽然没有感应电流，但_____________依然存在．
3．闭合电路中电流的大小由______________和电路的______决定．
4．感应电动势的大小跟________________有关．
电磁感应
电源
感应电动势
感应电动势
电源电动势
电阻
磁通量变化快慢
Wb
Wb
V
磁通量的变化率
二、法拉第电磁感应定律
1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的_________________成正比．这就是法拉第电磁感应定律．
2．表达式：E＝________.
3．单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是___.磁通量Φ的单位是_____.磁通量变化量ΔΦ的单位是______.时间Δt的单位是s.
思考感悟
三、导体切割磁感线产生的感应电动势
磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者两两垂直时 E＝______
导体棒与磁场方向垂直，导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁场方向夹角为α时 E＝_______
BLv
Blvsinα
思考感悟
2．公式E＝BLv在什么情况下都能计算电动势吗？
提示：不是，一般应用在平动切割且B、L、v两两相互垂直的情况下．
核心要点突破
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．下列说法正确的是( )
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C．线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大
二、对公式E＝BLvsinα的理解
1．对公式中各量的理解
(1)对α的理解
当B、L、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零．
(2)对L的理解
式中的L应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，L应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图1－3－1所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长．
图1－3－1
(3)对v的理解
①公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生．
②公式E＝BLv一般用于导线各部分切割磁感线速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势．
图1－3－2
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．如图1－3－3所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv的是( )
图1－3－3
A．乙和丁 B．甲、乙、丁
C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙
解析：选B.甲、乙、丁中切割磁感线的有效长度均为L，故B对．
课堂互动讲练
法拉第电磁感应定律的应用
例1
(2011年咸阳高二检测)如图1－3－4所示，矩形线圈由100匝组成，ab边长L1＝0.40 m，ad边长L2＝0.20 m，在B＝0.1 T的匀强磁场中，以两短边中点的连线为轴转动，转速n′＝50 rad/s.求：
(1)线圈从图甲所示的位置起，转过180°的平均感应电动势为多大？
(2)线圈从图乙所示的位置起，转过180°的平均感应电动势为多大？
图1－3－4
【答案】 (1)160 V (2)0
切割类电动势的计算
例2
如图1－3－5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ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均忽略不计，当ac以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
(1)ac棒中感应电动势的大小；
(2)回路中感应电流的大小；
(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力F的大小．
图1－3－5
【答案】 (1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N
【方法总结】 在电磁感应现象中，产生电动势的那部分导线(或线圈)相当于电源，电流方向由负极到正极，即电流方向指向高电势；而其它部分为外电路，电流方向指向电势降低的方向，这样可把电磁感应问题转化为电路问题．
变式训练 (2010年高考大纲全国卷Ⅰ)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是( )
A．河北岸的电势较高
B．河南岸的电势较高
C．电压表记录的电压为9 mV
D．电压表记录的电压为5 mV
解析：选AC.由E＝BLv＝(4.5×10－5×100×2)V＝9×10－3V＝9 mV，可知电压表记录的电压为9 mV，选项C正确、D错误；从上往下看，画出水流切割磁感线示意图如图所示，据右手定则可知北岸电势高，选项A正确、B错误．
(2011年泉州高二检测)如图1－3－6甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置．在这一过程中，导线中通过的电荷量是( )
电荷量的计算问题
例3
图1－3－6
【自主解答】 开始时B与S位置关系如图1－3－7丙所示，磁通量大小为Φ1＝BS′＝BScos45°
图1－3－7
【答案】 A
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共35张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
楞次定律的理解和应用
1．对楞次定律的理解
感应电流产生的效果总是要阻碍产生感应电流的原因：
(1)从磁通量角度，阻碍原磁通量的变化，感应电流的磁场与原磁场方向的关系可概括为“增反减同”．
(2)从相对运动角度，阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”．
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势．
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)．
楞次定律可广义地表示为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化和相对运动．
2．楞次定律的四个推论及其应用
一般，磁通量的变化与相对运动具有等效性：磁通量增加相当于回路与磁场接近，感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减少相当于回路与磁场远离，感应电流的磁场与原磁场方向相同．所以，根据楞次定律及能量转化和守恒定律，还可以得出四个简捷实用的推论．
(1)动态规律
当回路与磁场接近或者回路的磁通量增加时，一定相互排斥或者向磁通量减少的方向运动；反之，一定相互吸引或者向磁通量增加的方向运动．
(2)静态规律
当回路两侧的磁感线对称分布，即不论向什么方向运动，都不能阻碍磁通量的变化或者磁通量变化都相同时，回路将静止不动．
(3)“因反果同”规律
正方向穿过回路的磁通量增加(或减少)与反方向穿过回路的磁通量减少(或增加)，引起的感应电流方向相同．
(4)“零值分界”规律
当感应电流为交变电流时，零值是电流改变方向的分界点，也是线圈的磁通量变化率()为零、磁通量(Φ)最大的位置；而感应电流达到最大值时，磁通量的变化率最大，而磁通量却为零．
例1
(2011年渭南高二检测)如图1－1所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的判断正确的是( )
图1－1
A．N先小于mg后大于mg，运动趋势向左
B．N先大于mg后小于mg，运动趋势向左
C．N先小于mg后大于mg，运动趋势向右
D．N先大于mg后小于mg，运动趋势向右
【精讲精析】 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增加后减小．当通过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势．综上所述，线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右．
【答案】 D
感应电动势大小的计算及方向的确定
2．感应电动势和感应电流方向的确定
右手定则和楞次定律是用来判断电磁感应现象中感应电动势和感应电流方向的．对于导体做切割磁感线的运动以及判断电势高低时，常常使用右手定则．对于磁通量发生变化而引起感应电动势、感应电流方向的判断，则需使用楞次定律，在电源内部，感应电流的方向由电源的负极指向正极，这是确定感应电动势方向的依据．
例2
如图1－2所示，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面，两导轨间距为L，左端接一电阻R，右端接一电容器C，其余电阻不计，长为2L的导体棒ab如图所示放置，从ab与导轨垂直开始，在以a为圆心沿顺时针方向以角速度ω匀速转动90°的过程中，通过电阻R的电荷量是________．
图1－2
电磁感应中的图像问题
图像问题是一种半定量分析，电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B－t图像、Φ－t图像、E－t图像和I－t图像．对于导体切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图像，即E－x图像和I－x图像．这些图像问题，大体上可分为两类：
1．由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像
对于这类问题，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(电流)大小是否恒定．用楞次定律判断出感应电动势(电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标系中的范围．
2．由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应物理量
不论何种类型，都要应用法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则等规律来分析解决．
3．分析图像问题时应特别关注的四点事项
(1)图像中两个坐标轴各代表什么意义；
(2)图像中纵坐标的正、负表示什么意义；
(3)画图像时应注意初始状态如何以及正方向的选取；
(4)注意图像横轴、纵轴截距以及图线斜率、图线覆盖面积的物理意义．
例3
(2011年高考海南卷)如图1－3，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是( )
图1－3
图1－4
【精讲精析】 当线框左边进入磁场时，线框上的电流方向为逆时针，直至线框右边完全进入磁场；当右边一半进入磁场，左边一半开始出磁场，此后线圈中的电流方向为顺时针．当线框左边进入磁场时，切割磁感线的有效长度均匀增加，故感应电动势、感应电流均匀增加，当左边完全进入磁场，右边还没有进入时，感应电动势、感应电流达最大，且直到右边将要进入磁场这一段时间内均不变
当右边进入磁场时，左边开始出磁场，这时切割磁感线的有效长度均匀减小，感应电动势、感应电流均减小，且左、右两边在磁场中长度相等时为零，之后再反向均匀增加至左边完全出来，到右边到达左边界时电流最大且不变，直到再次减小．故B正确．
【答案】 B
电磁感应中的电路问题
1．在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起．
2．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的大小和方向．
(2)确定内电路和外电路，画等效电路图．
(3)运用闭合电路欧姆定律、串、并联电路的性质、电功率等公式求解．
图1－5
例4
如图1－5所示，导体棒ab、cd在大小相等的外力作用下，沿着光滑的导轨各自朝相反方向、以v＝0.1 m/s的速度匀速运动，两个平行导轨间距离L＝0.50 m，每根导体棒的电阻均为r0＝0.50 Ω，导轨上接有一个电阻R＝1.0 Ω以及两极板相距d＝1.0 cm的平行板电容器C，匀强磁场的磁感应强度B＝4.0 T，求：
(1)电容器C两极板间的电场强度的大小和方向；
(2)外力F的大小．
【思路点拨】 本题是导体棒切割磁感线产生感应电动势的电学问题，根据E＝Blv计算出电动势后，就可以按直流电路的分析方法一一求解．
【精讲精析】 (1)ab、cd切割磁感线产生的感应电动势为：E1＝E2＝BLv.导体棒ab的b端电势高，a端电势低；cd棒d端电势高，c端电势低．闭合电路的等效电路如图1－6所示．
图1－6
【答案】 (1)20 V/m 自右指向左 (2)0.4 N
电磁感应中的力学问题
1．电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，解决这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)求回路中电流．
(3)分析导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)．
(4)列出动力学方程或平衡方程并求解．
2．电磁感应中力学问题，常常以导体棒在滑轨上运动问题形式出现，要抓住受力情况、运动情况的动态分析，导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达稳定运动状态，抓住a＝0时，速度v达最大值特点．
例5
如图1－7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．
图1－7
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
(2)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；
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最大速度．
【精讲精析】 (1)重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直斜面向上；安培力F，平行斜面向上．如图1－8所示．
图1－8
【答案】 见精讲精析
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共39张PPT)
第4节 楞次定律
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第4节
课标定位
课标定位
学习目标：1.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．
2．理解并掌握楞次定律的内容．
3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力．
重点难点：1.引导学生对演示实验进行观察、分析、归纳、总结得出楞次定律．
2．对楞次定律内容的理解．
3．应用楞次定律判断感应电流的方向．
课前自主学案
一、右手定则
1．内容：将右手手掌_______，使大拇指与其余并拢的四指______，并与手掌在__________内，让磁感线从________穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是__________的方向，也就是感应电动势的方向．
2．适用范围：闭合电路的一部分导体在磁场中做____________的运动．
伸平
垂直
同一平面
手心
感应电流
切割磁感线
思考感悟
1．应用右手定则判断感应电流方向时，四指所指的方向是高电势端还是低电势端？
提示：高电势端，因四指所指为电源内部电流，故为高电势端．
二、楞次定律
1．实验探究
如图1－4－1所示，将条形磁铁插入、拔出螺线管时，观察电流计指针偏转的方向，并把结果与分析填入下表中．
图1－4－1
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
原磁场B0方向 _____ 向上 向下 向下
原磁场通过螺线管磁通量的增减 增加 减少 增加 减少
电流计指针偏转方向 顺时针(俯视) 逆时针(俯视) 逆时针(俯视) 顺时针(俯视)
向上
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
螺线管绕向，感应电流方向图示
感应电流的磁场B′的方向 向下 向上 向上 向下
3.归纳结论
当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场_______磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场______磁通量的减少．
说明：实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系．
阻碍
阻碍
4．楞次定律
1834年，物理学家楞次归纳出以下结论：
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要______引起感应电流的磁通量的______．
利用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的方法归纳为4个步骤：
(1)分辨引起电磁感应的___________的方向．
(2)确定B0通过闭合回路磁通量的_______．
(3)根据楞次定律，确定_____________________方向．
(4)用安培定则判断___________的方向．
阻碍
变化
原磁场B0
增减
感应电流的磁场B′
感应电流
思考感悟
2．感应电流的磁场总是与原磁场方向相同吗？
提示：不是，由上面的实验分析可知，当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同．
核心要点突破
一、对楞次定律的理解
1．因果关系：闭合导体回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因．
2．“阻碍”的含义
谁阻碍谁 是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变化将继续进行
特别提醒：“阻碍”的实质，是实现了其他形式的能向电能的转化，这和能的转化与守恒相吻合．如果不是“阻碍”，将违背能量守恒，可以得出总能量同时增加的错误结论．
3．楞次定律含义的推广
(1)若由于相对运动导致电磁感应现象，则感应电流的效果阻碍该相对运动，简称口诀：“来拒去留”．
(2)若电磁感应致使回路的面积有收缩或扩张的趋势，则收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化，即磁通量增大时，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”．
特别提醒：判断回路面积的变化趋势时，若穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向，既可由一般步骤判断，也可根据楞次定律的推广含义判断，若闭合回路所围面积内存在两个方向的磁场，则不宜采用楞次定律的推广含义判断、应根据一般步骤判断．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1. (2011年宁夏高二检测)如图1－4－2所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
图1－4－2
解析：选B.当磁铁向下运动时，穿过闭合电路的磁通量增加，原磁场方向在线圈中心轴线方向上竖直向下，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即竖直向上，根据右手螺旋定则可以判断该线圈中的电流方向与题图所示方向相同．通电线圈的上端为N极，故磁铁与线圈相互排斥．
二、楞次定律与右手定则的区别及联系
楞次定律 右手定则
区
别 研究
对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体
适用
范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
特别提醒：(1)楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路是开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．
(2)在分析电磁感应现象中电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．如图1－4－3所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向内．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面方向由左侧位置运动到右侧位置，则( )
图1－4－3
解析：选AD.只有导线框的cd边或ab边在磁场中运动时电路中才有感应电流，所以，cd边在磁场中切割磁感线时，用右手定则判断知感应电流方向为abcda，ab边在磁场中切割磁感线时，产生的感应电流方向为adcba；由楞次定律知，当线框进入时会受到阻碍，线框所受的安培力与运动方向相反，即向左；当线框离开磁场时，线框同样会受到阻碍，所受的安培力方向向左．综上所述，选项A、D正确．
课堂互动讲练
利用楞次定律判定电流方向
例1
如图1－4－4所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则电路中( )
图1－4－4
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表G
C．先有自a向b的感应电流，后有自b向a的感应电流流过电流表G
D．不会产生感应电流
【精讲精析】 楞次定律中的“阻碍”并不是“相反”，而是当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同．
【答案】 C
【方法总结】 该题是楞次定律的简单应用，应用楞次定律时，应依次确定以下几个物理量，即：引起感应电流的磁场→引起感应电流的磁通量的变化→感应电流的磁场方向→感应电流的方向．
利用楞次定律判断导体的运动情况
例2
如图1－4－5所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是( )
图1－4－5
A．向右运动 B．向左运动
C．静止不动 D．不能判定
【精讲精析】 法一：阻碍相对运动法．
产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”．磁铁向右运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用．故A正确．
法二：电流元受力分析法．
如图1－4－6所示，当磁铁向环运动时，由楞次定律判断出铜环的感应电流方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力向右．故A选项正确．
图1－4－6 图1－4－7
法三：等效法．
如图1－4－7所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而两磁铁有排斥作用．故A正确．
【答案】 A
【方法总结】 本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法，并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义，虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确的判断．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提．
变式训练1 如图1－4－8所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图1－4－8
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
解析：选AD.条形磁铁接近回路的过程中，磁通量增大，由“阻碍”的含义可知，P、Q相互靠拢，阻碍磁通量增大，排斥磁铁，阻碍其靠近，故正确选项为A、D.
如图1－4－9所示装置中，L1、L2为闭合铁芯，cd杆原来静止．当ab 杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动( )
楞次定律、右手定则、左手定则的综合应用
例3
图1－4－9
A．向右匀速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
【自主解答】 ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理得C不正确，D正确．
【答案】 BD
【方法总结】 对于“二级感应”问题，可参考如下规律：ab棒向右匀加速、向左匀减速运动，cd中电流方向相同；ab棒向右匀减速、向左匀加速运动，cd中电流方向相同．但这两种情况中cd电流方向相反．
变式训练2 如图1－4－10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在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图1－4－10
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
解析：选BC.设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线从下至上，若PQ向右加速运动，则穿过的磁通量增加，用楞次定律判定可知，感应电流从N流向M，用左手定则判定可知MN是向左运动，可见A不正确．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知感应电流从M流向N，用左手定则判定可知MN是向右运动，可见C正确．同理，设PQ向左运动，用上述类似方法可判定B正确而D错误．本题应选B、C.
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共30张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
交变电流
正弦式交变电流
对交变电流阻碍的器件
理想变压器
远距离输电
专题归纳整合
描述交变电流的物理量
1．周期和频率——周期T：交流电完成一次周期性变化所需的时间．在一个周期内，交流电的方向变化两次．
频率f：交流电在1 s内完成周期性变化的次数．角频率：ω＝2π/T＝2πf.
2．交变电流四值
(1)瞬时值：瞬时值是交变电流某一时刻的值，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的电动势瞬时值表达式e＝Emsinωt，电流瞬时值表达式i＝Imsinωt，其中θ＝ωt为线圈与中性面的夹角，一般用于计算线圈某一时刻的受力情况．
(2)最大值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流最大值Em＝nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值．
例1
如图2－1所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，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对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：
图2－1
【答案】 (1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V
(4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.0866 C
变压器各物理量间的关系及动态分析问题
例2
图2－2
如图2－2所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是( )
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
【精讲精析】 S由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，R上消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故输入电流I1增大，所以A错，C对；S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，I2减小，B对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D错．
【答案】 BC
远距离输电过程分析
1．远距离输电的分析思路
按“发电→升压→输电线→降压→用电器”的顺序或从“用电器倒推到发电”，以变压器的铁芯为界划分为三个回路一步一步进行分析．
2．远距离输电的计算
图2－3
例3
(实际应用题)某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电．当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，达到用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图2－4所示．这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2，试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2各为多少？
图2－4
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共25张PPT)
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
本章优化总结
知识网络构建
知识网络构建
传感器
定义：
工作过程：
敏感元件
常用传感器
应用
专题归纳整合
几种敏感元件的特性
1．光敏电阻
光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成，其电阻率对光非常敏感，光照增强时电阻率明显减小．
2．热敏电阻
(1)热敏电阻也是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感．
(2)热敏电阻分为正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻，其电阻随温度升高而增大)和负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻，其阻值随温度升高而减小)．
3．力敏电阻
通常电子秤中就有力敏电阻，它属于压力传感器．常用的压力传感器有金属应变片和半导体力敏电阻．力敏电阻一般以桥式连接，受力后就破坏了电桥的平衡，使之输出相应的电信号．
4．气敏电阻
有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报警，甚至启动抽油烟机通风．这种报警器内就是装置了一种气敏电阻．这种半导体在表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值改变．气敏电阻根据型号对不同的气体敏感．有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对酒精．
5．湿敏电阻
湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸收环境中的水分，直接把湿度的变化转换成电阻值的变化．
6．压敏电阻
压敏电阻常用作电路的过电压保护．将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用．一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过，从而保护了电路．正规的电话机中少不了压敏电阻．
7．电容
平行板电容器的电容与极板面、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任
一外界信息，并将其转化为电容变化．例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化．
8．数码管
许多电子产品上都有跳动的数码来指示电器的工作状态，其实数码管显示的数码都是由7个发光二极管构成的．每段上加上合适的电压，该段就发亮．
9．干簧管
干簧管是一种磁敏的特殊开关．它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里．只要用磁铁接近它，干簧管的两个触点就会吸合在
一起，使电路导通，因此可以作为传感器用于计数、限位等．有一种自行车里程计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的．干簧管装在门上，可实现开门时的报警、问候等功能．
10．霍尔元件
(1)霍尔元件
图3－1
例1
信息社会离不开传感器，传感器技术已经深入到日常生活、生产、科学研究和军事技术等各个领域．为了要完成下列工作，你认为要用什么传感器？
(1)电子秤称量物体的重力．
(2)恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内．
(3)楼道自动开关的功能：晚上，有人经过楼道，开关自动接通；白天，不管是否有人经过楼道，开关都是断开的．
【精讲精析】 (1)电子秤需要将重力所产生的压力这个力学量转换成电流这个电学量，需要力传感器．
(2)要控制恒温箱内的温度达到恒定值或在某一确定范围内，需要将温度这个热学量转换成易测量的电流这个电学量，应该用温度传感器．
(3)根据要求，这个开关与亮度有关，可用光传感器控制；还与有没有人经过有关，有人经过可用人走动发出的声音控制，所以可用光和声传感器，也就是平时商店里卖的声光控电子开关．
【答案】 (1)力传感器 (2)温度传感器 (3)声传感器和光传感器
传感器与力学综合
传感器是以一定的精度和规律，将所感受到的物理量(如力、热、磁、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件感受到的信号按一定规律转换成便于测量、便于利用和便于处理的信号．
本专题将传感器与力学知识、物体的运动相结合，分析时应弄清楚力和力变化的含义，电信号对应于物体运动的什么情况，然后利用力学的有关知识进行分析．
例2
运动员参加蹦床项目的比赛．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘出如图3－2所示的曲线，依据图像给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，写出必要的运算过程和最后结果．(g取10 m/s2)
(1)运动员的重力；
(2)运动员的最大加速度；
(3)运动员跳起的最大高度．
图3－2
【答案】 (1)500 N (2)40 m/s2 (3)5 m
自动控制电路的设计
各种传感器广泛应用于人们的日常生活、生产中，如空调机、电冰箱、电饭煲、火灾报警器、路灯自动控制器、电脑鼠标器等．传感器把所感受的非电学量(如力、热、磁、光、声等)，转换成便于测量的电压、电流等电学量，与电路相结合达到自动控制的目的．
例3
光电管是利用光电效应原理将光信号转变为电信号的一种特殊装置，在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯的自动控制开关就是其应用之一．如图3－3所示为其模拟电路，其中A为光电管，当有较强的可见光照射光电管时，光电管中可有电流通过，相当于开关闭合；如果是在夜晚，没有强光照射光电管时，其相当于开关断开．B为电磁继电器(线圈中无电流时，其衔铁与触点及触片是合拢的，线圈中通有较大电流时，衔铁拉下触片，触点与触片分开)．D为路灯．放大器能将比较微小的电流放大．试将上述器材连接成一个街道的路灯自动控制电路，使白天路灯熄灭，夜晚自动点亮，简述其工作原理．
图3－3
【精讲精析】 电路连接如图3－4所示．
其工作原理为：白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到阳极，其电流经放大器放大后，使电路接通．电磁铁中的强电流形成的磁场将衔铁吸下，
图3－4
照明电路断开，路灯不亮；夜晚，光电管无光照射就无电子逸出，电磁铁中无电流通过，弹簧将衔铁拉回，照明电路接通．这样就达到日出路灯灭，日落路灯亮的效果．
【答案】 见精讲精析
章末综合检测
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共32张PPT)
第1节 传感器
第2节 温度传感器和光传感器
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第2节
课标定位
学习目标：1.知道传感器的概念、结构及工作原理．
2．了解传感器的分类情况及热敏电阻的特性．
3．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用．
4．知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用．
重点难点：1.传感器的基本原理及其构造．
2．利用实验研究热敏电阻的温度特性曲线．
课标定位
课前自主学案
一、传感器
1．概念：传感器通常是把被测的_____信息，按一定规律转换成与之对应的___信息的器件或装置．
2．结构：一般由_________和_________组成，如图3－1－1所示．
非电
电
敏感元件
处理电路
(1)敏感元件能直接感受非电信息，并将这些信息变换成_________的物理量，形成电信号．
(2)处理电路能把微小的信号进行_____，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的_______
二、敏感元件的原理
1．敏感元件就其感知外界信息的原理可分为三类：(1)______ 类；(2)______类；(3)______ 类．
2．由教材P61～62的实验探究可知：热敏电阻用
_________材料制成，具有电阻随_____灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量．
易于测量
放大
电学量．
物理
化学
生物
半导体
温度
3．干簧管是一种能感知_____的敏感元件，它由密封在玻璃管内的两个___________构成，两个簧片相互交叠但其间保持一个缝隙，簧片在磁场作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁，当磁力大于簧片的弹力时两者紧密地接触．
三、温度传感器
1．热双金属片温度传感器
将两种__________相差较大的不同金属片焊接或轧制为一体后，温度升高时，由于两面金属膨胀程度______，双金属片就会________
磁场
铁磁体簧片
膨胀系数
不同
变形．
2．热电阻传感器
(1)定义：用金属丝制作的____电阻叫做热电阻．
(2)金属的电阻R与温度t的关系是：R＝R0(1＋θt)．
(3)作用：测___和测_____
3．热敏电阻传感器
热敏电阻是用_______材料制成的，其电阻值随温度变化明显，NTC热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高而____，PTC热敏电阻的阻值随温度升高而______
感温
温
流量．
半导体
减小
增大．
四、光传感器
1．定义：光电传感器是一种能够感受________，并按照一定规律把_______转换成________的器
件或装置．
2．应用：(1)光电式烟尘浓度计．
(2)光电式转速表．
光信号
光信号
电信号
核心要点突破
一、传感器的工作原理
1．传感器
传感器能够感受诸如位移、力、温度、光、声、化学成分等非电信息，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电信息，或转化为电路的通断．传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电信息转换成电信息的装置．
2．传感器的基本原理
传感器感受的通常是非电信息，而它输出的通常是电信息，不过这些输出信号往往是非常微弱的，一般需要经过放大后，再输送给控制系统产生各种控制动作．其工作过程可由图3－1－2表示．
图3－1－2
(1)非电信息：如位移、力、温度、光、声、化学成分、浓度、酸碱度等．
(2)敏感元件：是传感器的核心，相当于人的感觉器官，能直接感受被测量的非电信息并将其转换成与被测量的非电信息有一定关系的易于测量的物理量．
(3)转换元件：通常不能直接感受被测量的非电信息，而是将敏感元件输出的物理量转换为电信号输出．
(4)转换电路：将转换元件输出的电信号转换成易于测量的电信息．
(5)电信息：如电压、电流、电阻等．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
(2011年陕西榆林高二检测)关于传感器及其作用，下列说法中正确的是( )
A．传感器一般是把非电信息转换为电信息
B．传感器一定是把非电信息转换为电路的通断
C．传感器把非电信息转换为电信息是为了方便进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁信息转换为电信息，所以利用电磁感应现象工作的动圈式话筒也是传感器
解析：选ACD.根据传感器的概念和工作原理可以判断A、C正确．B选项中不一定把非电信息转化为电路的通断，还有其他的表现形式，故B错．动圈式话筒利用电磁感应将声音转化为电流，是传感器，D正确．
二、探究热敏电阻的温度特性曲线
1．实验设计
(1)用万用电表的电阻挡直接测量热敏电阻随温度的变化特性，方法简便，误差大．
(2)伏安法测量热敏电阻的温度特性曲线．
2．采用伏安法测量
(1)器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、固定电阻、热敏电阻、开关和导线若干；温度计、水槽、电加热装置和开水冷水各一份．
(2)原理：采用水浴法改变热敏电阻的温度(如图3－1－3)用伏安法测量电阻(如图3－1－4)
图3－1－3 图3－1－4
(3)测量步骤：
将热敏电阻用塑料薄膜包裹一层，防止水浴时电阻的引线与水接触，连接好如图3－1－4所示电路．
将水槽里的水兑成10℃，将热敏电阻放入水中，稍等片刻，闭合开关，读出电压表、电流表、温度计的示数．
将水温兑成20℃、30℃、40℃、50℃…90℃，各测量一次，计算出各温度下对应的电阻．
(4)设计表格，将上述方法取得的数据填入表格．
(5)数据处理，在坐标纸上做出R－t图像．
3．热敏电阻的R－t图像
热敏电阻所用材料根据其温度特性可分为三类：
(1)正温度系数的热敏材料(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．
(2)负温度系数的热敏材料(NTC)，它的电阻随温度升高而减小．
(3)临界温度系数的热敏材料(CTC)，它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降．
这三类热敏材料电阻率的温度特性曲线如图3－1－5所示．可见，PTC和CTC型热敏电阻在一定的温度范围内，阻值随温度急剧变化，常用作
开关元件，NTC型热敏电阻的阻值随温度升高而减小．尤其要注意的是在温度测量中使用最多的就是NTC型热敏电阻，我们常说的热敏电阻也是指这一类．
图3－1－5
特别提醒：要注意区别热敏电阻和金属热电阻，热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显，温度升高电阻减小；而金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的金属电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻．热敏电阻的灵敏性好，但化学稳定性较差；金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏性较差．
三、光电传感器的原理及光敏电阻
1．光电传感器：是一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置．
2．光敏电阻：在被光照射时电阻发生变化，可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量．
3．半导体的导电机理：以半导体材料硅为例说明半导体的导电机理，图3－1－6是硅原子排列示意图，每个原子的最外层有4个电子．由于热运动或其他原因，其中极少数电子可能获得较大的能量，挣脱原子的束缚而成为自由电子．这样，在原来的地方就留下一个空位，称为“空穴”．空穴相当于一个正电荷．当这个空穴由附近原子中
的电子来填补时，就出现了一个新的空穴，这种变化相当于空穴在移动．
图3－1－6
如果有了外电场，自由电子和空穴会向相反的方向做定向移动，于是在半导体中形成了电流．自由电子和空穴都叫做载流子．
4．光敏电阻的特性
当光敏电阻受到光照射时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强，电阻减小．不受光照射时的电阻阻值是受光照射时的100倍～1000倍．
课堂互动讲练
对传感器原理的认识
例1
全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图3－1－7所示，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．小阳同学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，你认为电压表应该接在图中的________两
图3－1－7
点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减小”)．
【精讲精析】 由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′ R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大．
【答案】 b、c 增大
【方法总结】 (1)各类传感器工作原理虽不完全相同，但都是把非电学量转换为电学量．
(2)传感器输出的电学量有电流、电压及电路通断等多种形式．
(3)解此类问题的基本思路：
分析电路结构→研究电阻的变化→判断(计算)电流、电压的变化．
热敏电阻的应用
例2
如图3－1－8所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
图3－1－8
【思路点拨】
【自主解答】 R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，路端电压(E－Ir)变大，R1两端电压(IR1)变小，灯L电压(E－Ir－IR1)变大，灯泡亮度变强，C正确．
【答案】 C
光敏电阻的应用
例3
如图3－1－9所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
①当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
②当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
③信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
④信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
图3－1－9
【精讲精析】 R1为光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．由题意知，当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数的功能，达到自动计数的目的．故①、③说法正确．
【答案】 A
【方法总结】 对含光电传感器的电路一般按以下思路分析：
(1)判断电路的整体连接特点．
(2)由光敏电阻的变化判断出整个电路总电阻的变化．
(3)根据闭合电路欧姆定律判断干路中电流的变化．
(4)根据电路串并联特点和欧姆定律判出各部分电路电压和电流的变化，进而得出电压表、电流表示数的变化和各部分功率的变化．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共31张PPT)
第4节 电容器在交流电路中的作用
第5节 电感器在交流电路中的作用
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第5节
课标定位
学习目标：1.了解电容器在电路中起隔断直流、导通交变电流的作用，定性了解电容器对交变电流有阻碍作用，知道影响容抗大小的因素．
2．了解电感器在电路中对直流有导通作用，能通过交变电流，定性了解电感对交流有阻碍作用，知道影响感抗大小的因素．
3．简单了解电感器和电容器在电子技术中的应用．
重点难点：1.交变电流“通过”电容器的原理．
2．影响容抗、感抗大小的因素．
课标定位
课前自主学案
不能
一、电容器对交流电的导通作用
1． 观察教材P42图2－4－1和图2－4－2的实验可
知，电容器_____使直流电通过，但_____导通交流电．
2．电容器导通交流电的实质(见教材P43图2－4－3)：电容器接入交变电路中时，由于两极板的电压在周期性地变化，使电容器反复地______和_____
，虽然电容器的两极板间并没有电流通过，但在连接电容器和电源的电路中却形成_______电流．
能
充电
放电
交变
1．电容器“通交流”的演示中，电流真的流过电容器了吗？
提示：没有，电容器在交变电压作用下反复进行充电、放电、反向充电、反向放电，电路中有持续的交变电流，好像电流通过了电容器．
思考感悟
二、电容器对交流电的阻碍作用
教材P43的实验探究结果表明：
1．电容器对交流电有______作用，此作用称为容抗．
2．容抗的大小跟______和交流电的_____有关．电容越小，容抗越____；频率越低，容抗越_____．
3．容抗公式：XC＝ ____________.
阻碍
电容
频率
大
大
三、电容器在电子技术中的应用
在电子技术中，常用的电容器有_______电容(图2－4－1)和__________电容(图2－4－2)两种．
图2－4－1
图2－4－2
隔直
旁路
隔直电容：直流不能通过电容器C，只能经电阻R形成回路．
旁路电容：C的电容较小，低频信号不能通过，但高频干扰信号可以通过．
四、电感器对交流电的阻碍作用
教材P45～46的实验表明：
1．电感器对交流电有________作用，此作用称为感抗．
2．线圈的电感(即自感系数L)越_____，交流电的频率越_______，感抗越大．
3．感抗公式：XL＝_________.
阻碍
大
高
2πfL
直
交
低
高
2．直流电与交流电哪个更容易通过电感线圈？低频交流电与高频交流电哪个更容易通过电感线圈？
提示：电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用，频率越高，阻碍作用越强．
思考感悟
核心要点突破
一、电容、电感对交变电流作用的成因分析
1．电容对交变电流的阻碍作用
当交变电流“通过”电容器时，给电容器充电或放电，形成充电或放电电流，在形成电流的过程中，对自由电荷来说，当电源的电压推动它们向某一方向做定向移动的时候，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向移动，也就是说在给电容器充电或放电过程中，在电容器两极形成跟原电压相反的电压，这就对电流产生了阻碍作用．
2．电感对交变电流的阻碍作用
交变电流通过线圈时，由于电流时刻在变化，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，就形成了对交变电流的阻碍作用，因此，感抗的
实质是由线圈的自感现象引起的．直流电通过线圈时，电流的大小、方向都不变，线圈中不产生自感电动势，也就没有感抗．
特别提醒：当电容器与直流电源的两极相连接时，接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流．充电完毕后，电容器两极板间电压与电源两极间电压相等，电路中没有电流．
解析：选D.电容C、电感L都对交流电有阻碍作用，故A、B两图中灯不是最亮的；C图中灯被短路，不亮；D图中电容C有隔直流作用．所以D中灯泡最
亮．
二、电阻、感抗、容抗的区别
电阻 感抗 容抗
产生的原因 定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞 由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化 电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用
在电路中的特点 对直流、交流均有阻碍作用 只对变化的电流(如交流)有阻碍作用 不能通直流，只能通变化的电流
电阻 感抗 容抗
决定因素 由导体本身
(长短、粗细、材料)决定，与温度有关 由线圈的自感系数和交流电的频率决定(成正比) 由电容的大小和交流电的频率决定(成反比)
电能的转化与做功 电流通过电阻做功，电能转化为内能 电能和磁场能往复转化 电能与电场能往复转化
图2－4－4
答案：变亮 变暗 不变
课堂互动讲练
电容器对交变电流的阻碍作用
例1
图2－4－5
【精讲精析】 电容器的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，由容抗的决定因素可看出：甲图中的C1必须电容小些，才能使高频交流顺利通过，而低频交流不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器．乙图中的C2一般电容大些，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器．
【答案】 C1用小电容，C2用大电容
【方法总结】 只有熟记电容器在电路中的作用，理解影响容抗的相关因素，特别是频率的影响，才能顺利解答此类问题．
电感对交变电流的影响
例2
图2－4－6
【答案】 大于
【方法总结】 理想电感线圈在直流电路中相当于导线，对直流电无阻碍作用，但它在交流电路中，由于自感作用会产生感抗，对交变电流起到阻碍作用，该作用与线圈本身的因素及交变电流的频率有关．
电感和电容电路的综合分析
例3
图2－4－7
【自主解答】 当含有多种成分的电流输入到C1两端时，由于C1具有“通交流、隔直流”的功能，电流中的交流成分被衰减；而线圈L有“通直流、阻交流”的功能，直流成分电流顺利通过L，一小部分交流通过L；到达C2两端时，由于C2具有“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分，这样在输出端得到较稳定的直流电．
【答案】 见自主解答
【方法总结】 交流电路的分析跟直流电路的分析有很多相似的地方，但是由于电感、电容等电路元件自身的特点，而造成在分析电路时的不同，要特别注意这些元件的特性．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共23张PPT)
第3节 生活中的传感器
第4节 简单的光控和温控电路(选学)(略)
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第4节
课标定位
学习目标：1.了解日常生活中常见的一些传感器及其应用．
2．感受传感器技术给人类生活带来的便利，了解传感器应用的设计思路．
重点难点：传感器在实际中的应用．
课标定位
课前自主学案
传感器在家电中使用最多的是_____传感器，其次是湿度、气体、光、磁、压力、烟雾、声敏等传感器，详见教材P72表3－3－1.
一、洗衣机中的传感器
1．_____传感器；
2．_________传感器；
3．_____传感器；
4．_____传感器；
5．________传感器；
6．__________传感器；
7．_____传感器．
温度
水位
负载量
水温
布质
洗涤粉
脏污程度
脱水
二、电冰箱中的传感器
1．电冰箱主要由_____系统和_____系统两大部分组成．控制系统主要包括：温度自动控制、
_____温度控制、______及过电流保护等．
2．电冰箱运行时，由温度传感器组成的
________按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制_____________的启动与停止．
三、家用报警器
1．____气体报警器和_____气体报警器．
2．_____防盗报警器和_____防盗报警器．
3．冲击防盗报警器由___________和_________两
制冷
控制
除霜
过热
温控器
制冷压缩机
有害
可燃
敲击
冲击
冲击传感器
执行电路
部分组成．其工作原理是：在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈_____状
态不会导通，一旦传感器受到外力冲击时，钢球受到扰动产生运动与外壳______，便可触发
_________，使报警装置开始工作．
四、传感器与人的感官
1．光传感器→人的______
2．化学、生物传感器→人的___、_____
3．力学和振动传感器、温度传感器→人的手、足、皮肤等．
4．声传感器→________
5．湿度、大气压传感器→人的整体感觉作出的判断．
断开
接通
执行电路
眼睛．
鼻
舌．
耳朵．
核心要点突破
一、各类传感器由敏感元件到转换电路的分析
1．洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器．当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点a与下面的静触点b分离，并与上面的静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物．
2．电冰箱的工作过程：电冰箱运行时，由温度传感器组成的温控器按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制制冷压缩机的启动与停止．当给冰箱加热除霜时，由温度传感器组成的除霜温控器将会在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源，停止除霜加热．当压缩机负荷过大、发生某些故障以及电压过低或过高不能正常启动时，都可能引起电动机电流的增大而烧坏电动机，这时过热及过电流保护装置会及时切断电源，对电动机实行保护．
3．火灾报警器(如图3－3－1)
(1)组成：光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．
(2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
图3－3－1
二、传感器与自动控制的设计
传感器在自动控制系统中有着广泛的应用，小到儿童玩具，大到宇宙飞船，传感器的身影随处可见，如果让我们来设计一个自动控制装置，应如何设计呢？
1．要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理．
2．要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出．
3．选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
有一个自动控制装置电路如图3－3－2所示，其中M是质量较大的一个金属块，将装置固定在一辆汽车上，汽车启动时，________灯亮，原理是________．汽车刹车时，________灯亮．
图3－3－2
解析：当汽车启动时，由于惯性，金属块M后移，接通电路，点亮绿灯；同理刹车时，金属块前移，点亮红灯．
答案：绿 惯性 红
课堂互动讲练
对生活中传感器应用的认识
例1
试说明下列各种场合分别选用了怎样的传感器：
(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路；
(2)马路两侧的路灯控制电路；
(3)气垫导轨上用的光电门；
(4)楼梯灯控制电路；
(5)宾馆的自动门；
(6)话筒；
(7)非接触式体温计；
(8)遥控电视机的接收器．
【精讲精析】 (1)普通电冰箱中的自动温度控制电路主要应用了温度传感器；
(2)马路两侧的路灯控制电路主要应用了光传感器；
(3)气垫导轨上用的光电门主要应用了光传感器；
(4)楼梯灯控制电路主要应用了光传感器、声传感器；
(5)宾馆的自动门主要应用了光(红外线)传感器；
(6)话筒主要应用了声传感器；
(7)非接触式体温计主要应用了光(红外线)传感器；
(8)遥控电视机的接收器主要应用了光(红外线)传感器．
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 熟悉各类传感器的原理和用途是解答此类问题的关键．
例如声控开关：当有声音时，比如人的脚步声，引起空气的振动，电路中产生微弱电信号，被放大后，声控开关接通，灯亮．由于电路中提前设置了默认的时间，一段时间后，开关自动断开，灯灭．
自动控制的应用
例2
图3－3－3是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．
图3－3－3
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
【思路点拨】 弄懂原理，分清电路结构及各电阻电键的作用是解题的关键．
【自主解答】 (1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合，温度升高到103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．
能把水烧开，不能煮熟饭．
【答案】 见自主解答
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共36张PPT)
第2节 感应电流产生的条件
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第2节
课标定位
学习目标：1.了解电磁的相关物理学史及电磁感应现象的发现过程，知道电磁感应现象和感应电流．
2．明确感应电流产生条件的实验探究过程，掌握产生感应电流的条件．
3．理解磁通量的概念，掌握其计算方法，会分析判断通过电路的磁通量的变化情况．
重点难点：1.判断磁通量的改变及计算．
2．感应电流的产生条件及应用．
课标定位
课前自主学案
一、奥斯特实验的启迪
1820年，________发现了电流的磁效应．根据对称性，很多物理学家做了不少“磁生电”的实验都以失败告终.1821年，法拉第全身投入“磁生电”的研究中．
奥斯特
二、电磁感应现象的发现
1．1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象，并将“磁生电”的现象分为五类：(1)变化中的_____；(2)变化中的_______；(3)运动中的______________；(4)运动中的_______；(5)运动中的________．
2．由电磁感应现象产生的电流叫__________．
法拉第
电流
磁场
恒定电流
磁铁
导线
感应电流
思考感悟
法拉第时代，还没有电流表，在“磁生电”的实验研究中，法拉第是怎样检测电流的呢？
提示：利用电流的磁效应，在南北方向的导线下放一可旋转的小磁针．当导线中有电流时，小磁针就发生转动，当导线中无电流时，小磁针就指南北极．
三、电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义
1．法拉第在发现感应电流之后，通过大量的实验，又归纳总结出电磁感应的规律，并发明了人类历史上第一台感应发电机．
2．电磁感应的发现不仅对物理学和现代技术的发展作出了划时代的贡献，而且对整个现代文明的发展有着深刻的影响；电磁感应的发现使人们发明了发电机、变压器、感应电动机等，
__________在此基础上建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．
麦克斯韦
四、探究感应电流的产生条件
探究1：导体在磁场中做切割磁感线的运动
如图1－1－1所示，将导轨、可移动导体ab放置在磁场中，并和电流计组成闭合回路，把实验现象记录在下表中.
实验操作 实验现象(有无电流)
导体棒静止 _______
导体棒左右运动 _______
导体棒上下运动 _______
无
有
无
图1－1－1
探究2：通过闭合回路的磁场发生变化
如图1－1－2所示，螺线管B套在螺线管A外边，螺线管A经过滑动变阻器和开关与电池相连构成直流电路；螺线管B接电流计构成闭合电流．将实验现象填入下表中．
图1－1－2
观察
操作 电流计指针的摆动情况
螺线管B匝数少 螺线管B匝数多 螺线管AB相互垂直
开关接通瞬间 _____摆动 _____摆动 ____摆动
电流稳定 ____摆动 ____摆动 ____摆动
开关断开瞬间 _____摆动 _____摆动 ____摆动
滑动片快速推动 _____摆动 _____摆动 ____摆动
滑动片缓慢推动 _____摆动 _____摆动 ____摆动
轻微
较大
不
不
不
不
轻微
较大
不
较大
最大
不
轻微
较大
不
五、产生感应电流的条件
穿过______电路的磁通量__________时，这个闭合电路中就有感应电流产生．
闭合
发生变化
核心要点突破
一、正确理解磁通量的变化
1．对磁通量的认识
(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S.B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积．
(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)
Φ＝B·S⊥.S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图1－1－3所示．Φ＝B·Ssinθ.
图1－1－3
(3)某面积内有相反方向的磁场时
分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和．
2．磁通量变化的几种形式
磁通量的变化一般有四种情形：
(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝B·ΔS
(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝ΔB·S
(3)B变化，S也变化，则ΔΦ＝B2S2－B1S1
(4)B不变，S不变，θ变化，则ΔΦ＝BS(sin θ2－sin θ1)
特别提醒：在求磁通量的变化量时要注意：磁通量是标量，若规定穿入线圈正面的方向为正，则从线圈背面方向穿入时磁通量为负值，在线圈翻转180°时，磁通量的变化应等于其绝对值之和，而不是绝对值之差，磁通量的正、负不表示方向，是为了计算磁通量变化而引入的．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．(2011年榆林高二检测)如图1－1－4所示，a、b、c三个圆环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是( )
图1－1－4
A．c环最大，a与b环相同
B．三个环相同
C．b环比c环大
D．a环一定比c环大
解析：选C.条形磁铁磁场的磁感线分布特点是：①两端密，中间疏；②磁铁内、外磁感线条数相等．a、b、c三个环中磁铁内磁场方向都向上，而磁铁外部磁场不同，应选C，而a、c两环磁通量大小关系不确定．
二、感应电流有无的判断
感应电流产生的必要条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，所以判断感应电流有无时：
1．明确电路是否为闭合电路．
2．判断穿过回路的磁通量是否发生变化．穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，线圈有效面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时．
(2)线圈有效面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化．
(3)磁感应强度B和回路有效面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0计算并判断磁通量是否变化．
(4)线圈有效面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时．
特别提醒：导体切割磁感线不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合导体回路的磁通量是否发生变化．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年广州高二检测)如图1－1－5所示，能产生感应电流的是( )
图1－1－5
A．磁铁向下运动
B．磁铁停在线圈中不动
C．磁铁向上运动
D．只要有磁铁就一定有电流
解析：选AC.磁铁向上或向下运动时，线圈中的磁感应强度变化，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，A、C正确；磁铁停在线圈中不动时，线圈中磁通量不变，不产生感应电流，B、D错误．
课堂互动讲练
磁通量的变化及计算
例1
如图1－1－6所示，有一个100匝的线圈，其形状是边长为L＝0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈的形状由正方形改变成圆形(周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？
图1－1－6
【精讲精析】 线圈形状为正方形时的面积：
S1＝L2＝(0.20)2 m2＝4.0×10－2 m2.
穿过线圈的磁通量：
Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb＝2.0×10－2 Wb.
形状为圆形时，其半径r＝4L/(2π)＝2L/π.
面积大小S2＝π(2L/π)2＝4/(25π) m2.
穿过线圈的磁通量：
Φ2＝BS2＝0.50×4/(25π)Wb≈2.55×10－2 Wb.
所以，磁通量的变化量：
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb
＝5.5×10－3 Wb.
【答案】 5.5×10－3 Wb
【方法总结】 磁通量Φ＝BS的计算有几点要注意：
(1)S是指闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积；
(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求 Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n.
变式训练1 如图1－1－7所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属线框共面，第一次将金属线框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属线框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
图1－1－7
A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．不能判断
解析：选C.设线框在位置Ⅰ时的磁通量为Φ1，在位置Ⅱ时的磁通量为ΦⅡ，直线电流产生的磁场在Ⅰ处比在Ⅱ处要强，ΦⅠ＞ΦⅡ.
将线框从Ⅰ平移到Ⅱ，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ；将线框从Ⅰ绕cd边转到Ⅱ，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以ΔΦ2＝|(－ΦⅡ)－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ(以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负)．故正确选项为C.
产生感应电流条件的应用
例2
(2011年武汉模拟)如图1－1－8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，下列办法中不可行的是( )
图1－1－8
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动(小于90°)
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
【思路点拨】 根据磁场的分布情况，分析各项中是否有磁通量的变化．
【自主解答】 当线框向左拉出磁场时，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故A可行．以ab边为轴转动(小于90°)线框的磁通量减小也有感应电流产生，故B可行．当以ad边为轴转动(小于60°)，线框的磁通量减小，有感应电流产生，故C可行．当以bc边为轴转动(小于60°)，线框的磁通量有效面积不变，故磁通量不变，无感应电流产生，故D项不可行．
【答案】 D
变式训练2 如图1－1－9所示，L为一根无限长的通电直导线，M为一金属环，L通过M的圆心并与M所在的平面垂直，且通以向上的电流I，则( )
图1－1－9
A．当L中的电流发生变化时，环中有感应电流
B．当M左右平移时，环中有感应电流
C．当M保持水平，在竖直方向上下移动时环中有感应电流
D．只要L与M保持垂直，则以上几种情况，环中均无感应电流
解析：选D.题图中金属环所在平面与磁感线平行，穿过金属环的磁通量为零．无论I变化，还是M上下移动或左右平移，金属环所在平面一直保持与磁感线平行，磁通量一直为零，不产生感应电流，D正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共38张PPT)
第6节 变压器
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第6节
课标定位
学习目标：1.知道变压器的构造，了解变压器的工作原理．
2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题．
3．探究理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题．
4．了解电压互感器和电流互感器．
重点难点：1.变压器的原理．
2．推导变压器原、副线圈电流与匝数的关系．
课标定位
课前自主学案
铁芯
一、变压器的结构与原理
1．结构：一个______和两组_____．与电源相连的一组线圈称为________，也叫初级线圈；另一组接负载，称为_________，也叫次级线圈．如图2－6－1甲、乙所示，分别表示变压器模型与符号．
线圈
原线圈
副线圈
图2－6－1
2．工作原理：变压器工作的基础是___________现象．
电磁感应
变压器能否改变直流(恒定电流)电压？
提示：不能．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．
思考感悟
二、变压器的电压与匝数的关系
1．理想变压器
没有漏磁(磁通量全部集中在铁芯内)和发热损失
(原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计)的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器．
正比
图2－6－2
四、电压互感器和电流互感器
1．电压互感器：如图2－6－2甲所示，它是一种降压变压器．原线圈_______在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将_______变为_______，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压．
2．电流互感器：如图2－6－2乙所示，它是一种升压变压器．原线圈_____在待测高电流电路中，副线圈接电流表．互感器将_______变成_______，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流．
并联
高压
低压
串联
大电流
小电流
核心要点突破
一、对理想变压器的理解
1．理想变压器的特点
(1)没有漏磁，即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都一样；
(2)原、副线圈没有电阻，即忽略原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)；
(3)铁芯中无磁损耗，也不产生涡流；
(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0.
图2－6－3
2．工作原理
变压器工作原理的物理过程示意图如图2－6－3所示．原线圈上加交变电压U1产生交变电流；铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势U2；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电．
由于铁芯闭合，在不考虑铁芯漏磁的情况下，穿过原、副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率均相同，因此在原线圈上所加的交变电压值与原线圈匝数不变的情况下，副线圈上产生的交变电压与副线圈的匝数成正比．这样可以通过绕制不同匝数的副线圈来得到各种数值的交变电动势，从而改变了交变电流的电压．
要强调的是：从能量转换角度看，变压器是把电能转化为磁能，再将磁能转化为电能的装置，一般地说，经过转换后电压、电流均发生了变化．
特别提醒：(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用；
(2)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的；
(3)变压器不能改变交变电流的频率．
3．理想变压器中的几个关系
(1)电动势关系
由于互感现象，没有漏磁，
图2－6－4
(4)功率关系
理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率．当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和．
(5)频率关系
变压器不能改变交变电流的频率．
在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电．
特别提醒：(1)变压器只能改变交流电压，若初级线圈加直流电压，则次级线圈输出电压为零．
(2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系并不成立．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有
( )
A．交流电的频率 B．磁通量的变化率
C．功率 D．交流电的峰值
解析：选ABC.理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B、C项正确，变压器的原理是互感现象，其作用改变电压不改变频率，A项正确，D项错误．
当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大．在使用变压器时，不能使变压器次级短路．
3．输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输出功率与输入功率相等．即P2＝P1.在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器输出功率P2＝U2I2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2增大，则输入功率P1也将增大．
特别提醒：对于变压器，是用多少电能就输入多少电能，而不是输入多少电能就用多少电能．
课堂互动讲练
变压器基本规律的应用
例1
图2－6－5
【思路点拨】 解题时应特别把握以下两点：
(1)原、副线圈的电压与匝数的关系．
(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系．
【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A
【方法总结】 对于理想变压器来说，变压公式和输入功率等于输出功率是普通适用的规律，对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使用了．
变式训练1 (2011年高考新课标全国卷)如图2－6－6所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )
图2－6－6
变压器的动态分析
例2
图2－6－7
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
【思路点拨】 解答本题时注意了解电路的结构，并正确理解原、副线圈的功率、电压、电流之间的关系．
【精讲精析】 电源电压有效值不变，所以V1示数不变，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，A2的示数增大，原、副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数的比值不变，A1的示数也增大，所以A正确，B错
误．
【答案】 AD
【方法总结】 应用各物理量间的制约关系对理想变压器电路进行动态分析，常见情况有两种：
(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→P2→P1→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→P2→P1→I1.
变式训练2 如图2－6－8所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法中正确的是( )
图2－6－8
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用(共33张PPT)
第7节 涡流(选学)(略)
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第7节
课标定位
学习目标：
1.知道自感现象和自感电动势．
2．知道自感系数的决定因素是自感线圈的自身结构．
3．知道日光灯及其原理，知道启动器和镇流器的构造和原理．
4．了解自感现象的应用和防止．
重点难点：1.自感现象的原因及分析．
2．镇流器的应用，日光灯的工作原理．
课标定位
课前自主学案
一、自感现象
1．自感现象：当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是______导体中原来电流的变化的．这种由于____________________发生变化引起的电磁感应现象叫自感现象．
2．自感电动势：在自感现象中产生的_______叫做自感电动势．
阻碍
导体线圈本身的电流
电动势
3．通电自感和断电自感
电路 现象 自感电动势的作用
通电自感 接通电源的瞬间，灯泡D2_______________ _____电流的增加
断电自感 先闭合开关使灯泡亮起来，然后将开关断开，会发现灯泡________________ _____电流的减小
缓慢变亮
阻碍
猛亮一下后再熄灭
阻碍
1．在断电自感现象中灯D一定“闪亮”一下才熄灭吗？
提示：不一定，关键看断电瞬间流过灯D的电流是否大于原来电流，若大于原电流则闪亮．
思考感悟
2．自感系数
自感系数L简称自感或电感，是由线圈本身性质决定的，跟线圈的_____、______、______等因素有关．横截面积越____，匝数越___，它的自感系数就越大，另外有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要_______单位：________常用的还有_________、________1 H＝___ mH＝___ μH.
形状
体积
匝数
大
多
大得多．
亨利(H)．
毫亨(mH)
微亨(μH).
103
106
三、自感的典型应用——日光灯
按如图1－6－1所示连接日光灯电路．
1．日光灯构造：主要由灯管、________、_______组成．
2．镇流器的作用：启动时产生___________，在正常工作时起到__________的作用．
2．若将日光灯接在220 V的电源上，日光灯正常工作时灯管两端电压一定是220 V吗？
提示：不是，正常工作时镇流器降压限流，日光灯管两端电压小于220 V.
镇流器
启动器
瞬时高电压
降压限流
核心要点突破
一、对自感电动势的理解及自感现象的分析思路
1．对自感电动势的理解
(1)产生原因
通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．
(2)自感电动势的方向
当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)．
(3)自感电动势的作用
阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
2．对电感线圈阻碍作用的理解
(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变．
(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．
3．自感现象的分析思路
(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)．
(2)判断自感电动势方向，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势与原电流方向相同．
(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大；电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．(2010年高考海南卷)下列说法正确的是( )
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，所以选项C正确，同理可知选项D错误．
二、日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理如下流程：
图1－6－2
2．启动器的作用
(1)构造：如图1－6－3所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
(2)作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．镇流器的作用
镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：
(1)在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点燃；在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏．这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．
(2)日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．对于日光灯的下列说法中正确的是( )
A．启动器是在日光灯启动过程中起接通电路并提供瞬时高压的作用
B．镇流器在日光灯启动及工作过程中起降压限流作用
C．日光灯发光原理同白炽灯一样，都是由灯丝产生足够热量时发光的
D．启动器只在日光灯启动时起暂时接通电路的作用，而镇流器在启动时提供高压，在正常工作时又起降压限流作用
解析：选D.启动时，启动器起接通电路作用，然后断开，镇流器由于自感产生瞬时高压，将气体击穿后，炽热的灯丝释放电子与汞原子碰撞产生紫外线，再引起荧光物质发光，正常工作时镇流器又阻碍电流变化起降压限流作用，可见A、B、C错，D对．
课堂互动讲练
自感现象的分析
例1
如图1－6－4所示，LA、LB是两个完全相同的小灯炮，灯泡电阻r>R.L是一个自感系数很大的线圈，它的电阻和R相等．由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是( )
图1－6－4
A．S接通时，灯泡LA先亮，LB后亮
B．S接通时，IA＝IB
C．S断开，LB先熄灭，LA则先闪亮一下再熄灭
D．S断开时，IA＝IB
【精讲精析】 S接通时，L中产生与电流方向相反的电动势，阻碍作用很大，相当于断路．因此LA和LB同时亮，且LA亮度大，即IA>IB，故AB错误．当达到稳定时，LA和LB亮度相同，此时IA＝IBIA，因此LA先闪亮一下再熄灭，故C正确．开关断开后，无电流通过LB，因此LB先熄灭．故D错误．
【答案】 C
【方法总结】 若电路中的电流发生变化，电感L的作用总是阻碍电流的变化；当电路稳定时，电感L相当于一段导体，若电感L有直流电阻，则相当于定值电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根短路导线．
自感现象中的图像问题
例2
(2010年高考江苏卷)如图1－6－5所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( )
图1－6－5
【自主解答】 闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，所以选项B正确．
【答案】 B
【方法总结】 通电时，线圈中的电流逐渐增大到稳定值，断电时，线圈中的电流方向不变，电流逐渐减小．
日光灯的原理分析
例3
在日光灯工作原理中，如图1－6－7所示，简述其原理并完成以下问题：
(1)开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是______(填“接通的”或“断开的”);
(2)开关刚合上时，220 V交流电压加在________之间，使氖泡发出辉光；
(3)日光灯启动瞬间，灯管两端的电压________220 V(填“高于”“等于”或“小于”)；
(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片_______(填“接通”或“断开”)，镇流器起着________的作用，保证日光灯正常工作；
(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工作．
图1－6－7
【思路点拨】 日光灯是典型自感现象的应用，要根据其现成部件的作用分析．
【精讲精析】 按原理图接好日光灯电路后，当开关闭合，电源把电压加在启动器的两金属片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光．辉光放电产生的热量使U形动片膨胀，跟静片接触把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形片冷却后收缩恢复原状，两金属片分离电路断开，由于镇流器的自感作用，会产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，很高的自感电动势加上原电源电压加在灯管两端，使管内汞气体导电，产生紫外线，激发荧光粉发光，灯管被点亮．
日光灯使用的是正弦交流电，电流的大小和方向都随时间做周期性变化，在日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中会产生自感电动势，它的作用总是阻碍电流的变化，这时的镇流器就起到了降压限流的作用，保证日光灯的正常工作．启动器中的电容器能使动静片脱离时避免产生电火花而烧毁启动器．没有电容器，同样能工作，当日光灯正常点亮后，启动器不再起作用，就是摘去了也不影响日光灯的发光．
【答案】 (1)断开的 (2)启动器的两电极 (3)高于
(4)断开 降压限流 (5)避免产生电火花
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
