2018-2019高中物理 第2章 電磁感應與電磁場 第2節(jié) 電磁感應定律的建立 第3節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的應用學案 粵教版選修1 -1.doc

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第二節(jié)　電磁感應定律的建立 第三節(jié)　電磁感應現(xiàn)象的應用 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.了解探究感應電動勢大小與磁通量變化的關系． 2．知道法拉第電磁感應定律的內容．(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 習探 新 知] [知識梳理] 一、電磁感應定律的建立 1．探究感應電動勢與磁通量變化的關系 (1)當磁通量變化過程所用時間相同時，磁通量變化量越大，感應電流就越大，表明感應電動勢越大． (2)當磁通量變化量相同時，磁通量變化過程所用時間越短，感應電流就越大，表明感應電動勢越大． (3)感應電動勢的大小隨磁通量變化快慢的增大而增大． 2．法拉第電磁感應定律 (1)內容：電路中感應電動勢的大小，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、電磁感應現(xiàn)象的應用 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，汽車將甩尾側滑，可能發(fā)生嚴重的交通事故．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速信號，它是利用電磁感應現(xiàn)象測量車輪轉速的． [基礎自測] 1．思考判斷 (1)決定閉合電路中感應電動勢大小的因素是磁通量的變化量．() (2)閉合電路中感應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定律．(√) (6)實際變壓器輸入功率一定大于輸出功率．(√) [提示]　(1)決定閉合電路中感應電動勢的大小因素是磁通量的變化率． (3)E與ΔΦ無關，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．下列關于電磁感應的說法中，正確的是(　　) A．穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大 B．穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零 C．穿過線圈的磁通量的變化量越大，感應電動勢越大 D．穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大 D　[越大，表示磁通量變化越快，感應電動勢越大．] 3．如圖221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(　　) 【導學號：71082049】 圖221 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(如轉動等)．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、的大小沒有直接關系，這一點可與運動學中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(如線圈平面轉到與磁感線平行時)．當Φ按正弦規(guī)律變化時，Φ最大時，＝0；反之，當Φ為零時，最大． 2．電磁感應定律 (1)產生感應電動勢的條件 只要穿過某個電路的磁通量發(fā)生變化，就會產生感應電動勢，產生感應電動勢的那部分導體相當于電路的電源． (2)電磁感應定律 感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，磁通量的變化率是指磁通量變化的快慢．不能理解為感應電動勢與磁通量或磁通量的變化量成正比．感應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222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222 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，適用于各種電磁感應現(xiàn)象. (2)E＝n一般應用于磁感應強度變化所產生的感應電動勢的計算. [針對訓練] 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，穿過原、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，因此每匝線圈產生的感應電動勢相同，原、副線圈產生的電動勢和原、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＝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223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223 A．圖中M是閉合的鐵芯 B．發(fā)電機應與線圈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．變壓器是根據電磁感應原理工作的 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，使電能先轉化成磁場能，再在副線圈中轉化成電能，所以C錯，故選A、D.] (1)變壓器由原線圈、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. [針對訓練] 2．如圖224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，連接導線的電阻忽略不計，那么可以確定(　　) 圖224 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 堂 達 標固 雙 基] 1．(多選)如圖225所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌，磁場方向與導軌平面垂直．導軌上有兩條可沿導軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導軌接觸良好．這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，若“井”字形回路中有感應電流通過，則可能(　　) 圖225 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，閉合回路中就會產生感應電流．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，若該磁場的磁感應強度在0.05 s內由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______，線圈中感應電動勢的大小為________. 【導學號：71082050】 [解析]　磁通量變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S－B1S， ＝0.50.02 Wb－0.10.02 Wb＝0.008 Wb， ＝ Wb/s＝0.16 Wb/s E＝n＝200.16 V＝3.2 V. [答案]　0.008 Wb　0.16 Wb/s　3.2 V