《2018-2019高中物理 第2章 電磁感應(yīng)與電磁場 第2節(jié) 電磁感應(yīng)定律的建立 第3節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修1-1》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第2章 電磁感應(yīng)與電磁場 第2節(jié) 電磁感應(yīng)定律的建立 第3節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修1-1(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二節(jié) 電磁感應(yīng)定律的建立
第三節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
知 識 脈 絡(luò)
1.了解探究感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化的關(guān)系.
2.知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容.(重點)
3.知道理想變壓器的原理.(重點、難點)
4.了解汽車防抱死制動系統(tǒng).
[自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知]
[知識梳理]
一、電磁感應(yīng)定律的建立
1.探究感應(yīng)電動勢與磁通量變化的關(guān)系
(1)當(dāng)磁通量變化過程所用時間相同時,磁通量變化量越大,感應(yīng)電流就越大,表明感應(yīng)電動勢越大.
(2)當(dāng)磁通量變化量相同時,磁通量變化過程所用時間越短,感應(yīng)電流就越大,表明感應(yīng)電動勢越大.
(3)感應(yīng)電動勢的大
2、小隨磁通量變化快慢的增大而增大.
2.法拉第電磁感應(yīng)定律
(1)內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.
(2)表達(dá)式:E=n,其中n是線圈匝數(shù),是磁通量的變化率.
二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用
1.變壓器
(1)作用:變壓器是把交流電的電壓升高或者降低的裝置.
(2)構(gòu)造:原線圈(初級線圈)、副線圈(次級線圈)、閉合鐵芯.
2.變壓器原理
(1)原理:利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電的電壓.
(2)公式:=,U1、U2分別是原、副線圈兩端的電壓,n1、n2分別是原、副線圈的匝數(shù).
3.ABS系統(tǒng)
(1)ABS系統(tǒng)的作用:汽車緊急制動時,如果車輪被制動
3、裝置抱死,車輪將出現(xiàn)滑動,方向盤就會失靈,汽車將甩尾側(cè)滑,可能發(fā)生嚴(yán)重的交通事故.為防止這種現(xiàn)象,人們發(fā)明了防抱死制動系統(tǒng)(ABS).
(2)ABS系統(tǒng)的組成:由輪速傳感器、電子控制模塊和電磁閥組成.輪速傳感器的作用是采集車輪轉(zhuǎn)速信號,它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象測量車輪轉(zhuǎn)速的.
[基礎(chǔ)自測]
1.思考判斷
(1)決定閉合電路中感應(yīng)電動勢大小的因素是磁通量的變化量.(×)
(2)閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小由磁通量的變化率決定.(√)
(3)由E=n可知,E與ΔΦ成正比.(×)
(4)變壓器也可能改變恒定電壓.(×)
(5)變壓器的原理是電磁感應(yīng)定律.(√)
(6)實際變壓器輸入功率一
4、定大于輸出功率.(√)
[提示] (1)決定閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小因素是磁通量的變化率.
(3)E與ΔΦ無關(guān),與成正比.
(4)變壓器只能改變交流電的電壓,不能改變恒定電壓.
2.下列關(guān)于電磁感應(yīng)的說法中,正確的是( )
A.穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大
B.穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動勢一定為零
C.穿過線圈的磁通量的變化量越大,感應(yīng)電動勢越大
D.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大
D [越大,表示磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大.]
3.如圖2-2-1所示,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2,則副線圈中電壓表讀數(shù)為( )
【導(dǎo)學(xué)號:7108204
5、9】
圖2-2-1
A.0 B.2 V C.4 V D.8 V
A [由于原線圈接的是直流電源,所以通過副線圈的磁通量不變,因此副線圈中電壓表讀數(shù)為0,選項A正確.]
[合 作 探 究·攻 重 難]
電磁感應(yīng)定律
1.如何區(qū)分磁通量Φ,磁通量的變化量ΔΦ,磁通量的變化率
(1)Φ是狀態(tài)量,是在某時刻(某位置)穿過閉合回路的磁感線的條數(shù),當(dāng)磁場與回路平面垂直時,Φ=BS.
(2)ΔΦ是過程量,是表示閉合回路從某一時刻變化到另一時刻的磁通量的增減,即ΔΦ=Φ2-Φ1.常見磁通量變化方式有:B不變,S變;S不變,B變;B和S都變;回路在磁場中相對位置改變(如轉(zhuǎn)動等
6、).總之,只要影響磁通量的因素發(fā)生變化,磁通量就會變化.
(3)表示磁通量的變化快慢,即單位時間內(nèi)磁通量的變化,又稱磁通量的變化率.
(4)Φ、ΔΦ、的大小沒有直接關(guān)系,這一點可與運動學(xué)中v、Δv、三者類比.值得指出的是:Φ很大,可能很??;Φ很小,可能很大;Φ=0,可能不為零(如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時).當(dāng)Φ按正弦規(guī)律變化時,Φ最大時,=0;反之,當(dāng)Φ為零時,最大.
2.電磁感應(yīng)定律
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件
只要穿過某個電路的磁通量發(fā)生變化,就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電路的電源.
(2)電磁感應(yīng)定律
感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比,磁通量
7、的變化率是指磁通量變化的快慢.不能理解為感應(yīng)電動勢與磁通量或磁通量的變化量成正比.感應(yīng)電動勢的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率,與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有直接的聯(lián)系.
如圖2-2-2甲所示,某線圈一共50匝,若穿過線圈的磁通量隨時間的變化如圖乙所示,則a、b兩點間的電壓是多少?
甲 乙
圖2-2-2
思路點撥:①由圖乙可求.
②由E=n計算電壓.
[解析] 求a、b兩點的電壓就是求線圈中的感應(yīng)電動勢,
由圖乙得= V=1 V,
故E=n=50 V,
所以a、b兩點間電壓等于50 V.
[答案] 50 V
(1)E=n研究整個閉合回路
8、,適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象.
(2)E=n一般應(yīng)用于磁感應(yīng)強度變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算.
[針對訓(xùn)練]
1.(多選)穿過一個10匝線圈的磁通量每秒鐘均勻地減少2 Wb,則該線圈中的感應(yīng)電動勢( )
A.大小不變
B.隨時間均勻變化
C.減少了20 V
D.等于20 V
AD [題中磁通量每秒鐘均勻地減少2 Wb,即=2 Wb/s,故E=n=20 V.]
理想變壓器的規(guī)律及應(yīng)用
1.理想變壓器
不計變壓器線圈的熱損失和鐵芯發(fā)熱損失的能量,變壓器副線圈提供給用電器的電功率等于發(fā)電機提供給原線圈的電功率.
2.特點
理想變壓器的磁通量全部集中在鐵芯內(nèi),穿過原
9、、副線圈的磁通量相同,穿過每匝線圈的磁通量的變化率也相同,因此每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同,原、副線圈產(chǎn)生的電動勢和原、副線圈的匝數(shù)成正比.在線圈電阻不計時,線圈兩端電壓等于電動勢.所以變壓器原、副線圈的兩端電壓與匝數(shù)成正比.
3.升壓變壓器和降壓變壓器
由變壓器公式=知,當(dāng)變壓器原線圈匝數(shù)少,副線圈匝數(shù)多時,副線圈兩端電壓高于原線圈兩端電壓,則變壓器為升壓變壓器;當(dāng)變壓器原線圈匝數(shù)多,副線圈匝數(shù)少時,副線圈兩端電壓低于原線圈兩端電壓,則變壓器為降壓變壓器.
4.規(guī)律
(1)理想變壓器中,原、副線圈兩端的電壓之比等于它們的匝數(shù)之比,即=.
(2)理想變壓器的輸出功率等于輸入功率,P入
10、=P出,即U1I1=U2I2.因此,原、副線圈中的電流之比等于匝數(shù)的反比,即=.
(多選)如圖2-2-3所示為變壓器的示意圖,它被用來升高發(fā)電機的輸出電壓,下列說法中正確的是( )
圖2-2-3
A.圖中M是閉合的鐵芯
B.發(fā)電機應(yīng)與線圈Ⅰ相連,升高后的電壓由c、d兩端輸出
C.電流以鐵芯為通路從一個線圈流到另一個線圈
D.變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的
AD [由題知該變壓器為升壓變壓器,所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù),故Ⅱ為輸入端即接發(fā)電機,Ⅰ為輸出端,B錯;鐵芯提供閉合的磁路,使電能先轉(zhuǎn)化成磁場能,再在副線圈中轉(zhuǎn)化成電能,所以C錯,故選A、D.]
(1)變壓器由
11、原線圈、副線圈和閉合的鐵芯組成.
(2)若原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù),則為降壓變壓器;若原線圈匝數(shù)小于副線匝數(shù),則為升壓變壓器.
[針對訓(xùn)練]
2.如圖2-2-4所示為一臺理想變壓器,初、次級線圈的匝數(shù)分別為n1=400匝,n2=800匝,連接導(dǎo)線的電阻忽略不計,那么可以確定( )
圖2-2-4
①這是一臺降壓變壓器
②這是一臺升壓變壓器
③次級線圈兩端的電壓是初級線圈兩端電壓的2倍
④次級線圈兩端的電壓是初級線圈兩端電壓的一半
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
C [由=得U2=2U1,變壓器為升壓變壓器,②③正確.]
[當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙
12、基]
1.(多選)如圖2-2-5所示,在勻強磁場中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動的金屬棒ab、cd,與導(dǎo)軌接觸良好.這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2,若“井”字形回路中有感應(yīng)電流通過,則可能( )
圖2-2-5
A.v1>v2 B.v1<v2
C.v1=v2 D.無法確定
AB [只要金屬棒ab、cd的運動速度不相等,“井”字形回路中的磁通量就發(fā)生變化,閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.故選項A、B正確.]
2.下圖中,屬于升壓變壓器且能使燈泡發(fā)光的電路是( )
C [變壓器不改變直流電壓,A、D錯;升壓變壓
13、器的原線圈比副線圈的匝數(shù)少,B錯,C對.]
3.一個20匝、面積為200 cm2的圓形線圈放在勻強磁場中,磁場的方向與線圈平面垂直,若該磁場的磁感應(yīng)強度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T,在此過程中,穿過線圈的磁通量變化量為________,磁通量的平均變化率為______,線圈中感應(yīng)電動勢的大小為________.
【導(dǎo)學(xué)號:71082050】
[解析] 磁通量變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S-B1S,
=0.5×0.02 Wb-0.1×0.02 Wb=0.008 Wb,
= Wb/s=0.16 Wb/s
E=n=20×0.16 V=3.2 V.
[答案] 0.008 Wb 0.16 Wb/s 3.2 V
7