高中物理 第2章 电磁感应与电磁场 第2节 电磁感应定律的建立 第3节 电磁感应现象的应用教师用书 粤教版

第二节电磁感应定律的建立第三节电磁感应现象的应用课标解读重点难点1.了解探究感应电动势大小与磁通量变化的关系.2.知道法拉第电磁感应定律的内容.3.知道理想变压器的原理.4.了解汽车防抱死制动系统.1.法拉第电磁感应定律(重点)2.理想变压器原理(重难点)电磁感应定律的建立1.基本知识(1)探究感应电动势与磁通量变化的关系当磁通量变化过程所用时间相同时，磁通量变化量越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大当磁通量变化量相同时，磁通量变化过程所用时间越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大感应电动势的大小随磁通量变化快慢的增大而增大(2)法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比2思考判断(1)决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量()(2)闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定()(3)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同()3探究交流磁通量变化大，感应电动势一定大吗？【提示】不一定感应电动势大小与磁通量变化率有关，而与磁通量变化量无直接关系电磁感应现象的应用1.基本知识(1)变压器作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯(2)变压器原理原理：利用电磁感应原理来改变交流电的电压公式：，U1、U2分别是原、副线圈两端的电压，n1、n2分别是原、副线圈的匝数(3)ABS系统ABS系统的作用：汽车紧急制动时，如果车轮被制动装置抱死，车轮将出现滑动，方向盘就会失灵，汽车将甩尾侧滑，可能发生严重的交通事故为防止这种现象，人们发明了防抱死制动系统(ABS)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成轮速传感器的作用是采集车轮转速信号，它是利用电磁感应现象测量车轮转速的2思考判断(1)变压器也可能改变恒定电压()(2)变压器的原理是电磁感应定律()3探究交流升压变压器的原副线圈有何特点？【提示】升压变压器的副线圈匝数比原线圈匝数多.如何区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率【问题导思】1.它们的物理意义是什么？2.它们有何区别和联系？物理意义列表如下物理量单位物理意义磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢(1)是状态量，是在某时刻(某位置)穿过闭合回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，BS.(2)是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即21.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；B和S都变；回路在磁场中相对位置改变(如转动等)总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化(3)表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通量的变化率(4)、的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v、v、三者类比值得指出的是：很大，可能很小；很小，可能很大；0，可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)当按正弦规律变化时，最大时，0，反之，当为零时，最大下列说法中正确的是()A穿过闭合电路的磁通量越大，则感应电动势越大B穿过闭合电路的磁通量变化越大，则感应电动势越大C只要穿过闭合电路的磁通量变化，电路中就有感应电动势D感应电动势的大小和穿过闭合电路的磁通量变化快慢无关【审题指导】根据法拉第电磁感应定律即可判断【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，电路中感应电动势(E)的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，故A、B、D均错产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，选项C正确【答案】C1.穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图221所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()图221A0 s2 sB2 s4 sC4 s6 sD6 s10 s【解析】由题图知：4 s6 s内磁通量变化最快，故4 s6 s内感应电动势最大【答案】C对法拉第电磁感应定律的理解【问题导思】1.电磁感应现象中的电源是什么？2.怎样理解电磁感应定律.1感应电动势电磁感应现象中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电路的电源2产生感应电动势的条件只要穿过某个电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势3电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率是指磁通量变化的快慢不能理解为感应电动势与磁通量或磁通量的变化量成正比感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，与磁通量、磁通量的变化量的大小没有直接的联系无论电路是否闭合，只要磁通量变化，就有感应电动势产生电路闭合时有电流形成，电路不闭合时则不能形成电流例如导体在磁场中切割磁感线运动时，导体两端就产生感应电动势如图222所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终了位置相同，则 ()图222A第一次磁通量变化较大B第一次的最大偏角较大C若断开S，均不偏转，故均无感应电动势D以上说法都不对【审题指导】本题可根据电磁感应现象与法拉第电磁感应定律综合判断【解析】由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终了位置相同，因此磁通量的变化21相同，故A错根据法拉第电磁感应定律，第一次磁通量变化较快，所以感应电动势较大；而闭合电路电阻相同，所以感应电流也较大，故B正确若S断开，虽然电路不闭合，没有感应电流，但感应电动势仍存在，所以C不对【答案】B2下列关于电磁感应的说法中，正确的是()A穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C穿过线圈的磁通量的变化量越大，感应电动势越大D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大【解析】越大，表示磁通量变化越快，感应电动势越大【答案】D理想变压器的特点及规律【问题导思】1.什么是理想变压器？2.理想变压器有何特点？1理想变压器不计变压器线圈的热损失和铁芯发热损失的能量，变压器副线圈提供给用电器的电功率等于发电机提供给原线圈的电功率2特点理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，原、副线圈产生的电动势和原、副线圈的匝数成正比在线圈电阻不计时，线圈两端电压等于电动势所以变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比3升压变压器和降压变压器由变压器公式U1/U2n1/n2，当变压器原线圈匝数少，副线圈匝数多时，副线圈两端电压高于原线圈两端电压，则变压器为升压变压器；当变压器原线圈匝数多，副线圈匝数少时，副线圈两端电压低于原线圈两端电压，则变压器为降压变压器4规律(1)理想变压器中，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比，即.(2)理想变压器的输出功率等于输入功率，P入P出，即U1I1U2I2.因此，原、副线圈中的电流之比等于匝数的反比，即.某变压器原、副线圈的电压之比为221，原线圈匝数为1 320匝当原线圈接在220 V交流电源上时 ()A副线圈两端电压为10 VB副线圈匝数为66匝C副线圈匝数为2 640匝D副线圈匝数为990匝【解析】由得，副线圈匝数n2n1U2/U160(匝)，副线圈两端电压U2U1n2/n1 V10 V.【答案】A3如图223所示为一台理想变压器，初、次级线圈的匝数分别为n1400匝，n2800匝，连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定()图223这是一台降压变压器这是一台升压变压器次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的2倍次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半ABCD【解析】由U1/U2n1/n2得U22U1，变压器为升压变压器，正确【答案】C【备课资源】为什么雷声总是响很长时间？大家都知道闪电是怎么回事它是高空运动的云互相摩擦时产生的静电，当静电积累到一定程度时就会放电，从而形成了我们看到的划破长空的闪电雷声实际上就是闪电击穿空气时产生的一道闪电通常有几百米到几千米，那么这道闪电击穿空气时发出的声响传到我们耳中所需的时间就会差几秒、十几秒(声音在空气中的传播速度是340 m/s)况且，雷声在云和云之间还会来回反射，所以当一道闪电过后，我们才会听到雷声，而且雷声“隆隆”作响持续很长时间.1(2013江苏金湖中学学业水平模拟测试)如图224所示，变压器原副线圈匝数比为12，则副线圈中电压表读数为()图224A0 VB2 VC4 VD8 V【解析】由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁场不变，因此副线圈中电压表读数为0，选项A正确【答案】A2. (多选)如图225所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若“井”字形回路中有感应电流通过，则可能()图225Av1v2Bv1v2Cv1v2D无法确定【解析】只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，“井”字形回路中的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流故选项A、B正确【答案】AB3一理想变压器，其原线圈为2 200匝，副线圈为440匝，并接一个100 的负载电阻，如图226所示图226(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A.(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A此时输入功率为_W.【解析】(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零(2)由得U2U1220 V44 V(电压表读数)I2 A0.44 A(电流表读数)P入P出I2U20.4444 W19.36 W.【答案】(1)00(2)440.4419.36