高中物理新课标版人教版选修1130电磁感应.pptx

新课标人教版课件系列高中物理选修选修1-11-1第三章电磁感应3.1电磁感应现象 教学目标教学目标 v（一）知识与技能v1知道产生感应电流的条件。v2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。v（二）过程与方法v学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法v（三）情感、态度与价值观v渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。教学重点教学重点通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。教学难点教学难点感应电流的产生条件。教学方法教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法 教学用具教学用具条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，CAI课件，计算机等。教学过程（一）引入新课教师：“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社 会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不 开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家法拉第。1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。（二）进行新课1、实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线教师：在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。学生：观察实验，记录现象。表1导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向左向后平动不摆动向左平动向右向上平动不摆动向前平动不摆动向下平动不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。还有哪些情况可以产生感应电流呢？（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。学生：观察实验，记录现象。表2磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈向右S极插入线圈向左N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出向左S极从线圈中抽出向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。（3）模拟法拉第的实验演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。学生：观察实验，记录现象。表3操操 作作现现 象象开关闭合瞬间有电流产生开关断开瞬间有电流产生开关闭合时，滑动变阻器不动无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片有电流产生结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。2、分析论证教师：通过上节课的学习我们就已经知道，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。学生：分组讨论，学生代表发言。学生甲：演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。学生乙：演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）学生丙：演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）教师点评：通过大家的论证，我们得出结论：“磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。教师：请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？学生：实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，导体插入、拔出线 圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流 的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。教师：同学们分析、总结得很好，引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。（三）课堂总结 多媒体辅助教学教师：打开计算机，演示自制CAI课件，重现探究过程，巩固、升华所学知识，实现从感性认识到理性认识的飞跃。1、研究背景（从奥斯特发现电流磁效应开始，法拉第受到对称性思考的启发开始探究电磁感应产生的条件）2、实验一，部分导体切割磁感线运动（磁场不变，面积变化，产生感应电流）3、实验二，磁体插入、把出线圈（面积不变、磁场变化，产生感应电流）4、实验三，模拟法拉第的实验 5、实验总结（总结电磁感应产生的实质，实现从感性认识到理性认识的飞跃）6、电磁感应现象遵守能量守恒（知识拓展）7、典型例题（学以致用，巩固升华）点评：电脑模拟，形象直观，巩固升华。3.2法拉第电磁感应定律教学目标教学目标 v知识与能力知识与能力v1、知道什么是感应电动势。v2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。v3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单的问题。v4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力。v实验实验 仪器仪器v螺线管要准备10匝和100匝的两个 复习：复习：1、磁通量的定义？、磁通量的定义？2、产生感应电流的条件？、产生感应电流的条件？3、闭合电路欧姆定律的内容？、闭合电路欧姆定律的内容？新课教学新课教学一、感应电动势：一、感应电动势：既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。而产生电动势的哪部分导体就相当于电源。1、影响感应电动势的因素：、影响感应电动势的因素：磁通量的变化快慢，即磁通量的变化率。磁通量的变化快慢，即磁通量的变化率。注：产生感应电动势的条件：注：产生感应电动势的条件：磁通量发生变化。磁通量发生变化。2、感应电动势的大小：、感应电动势的大小：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。表达式：表达式：1、在国际单位制中、在国际单位制中K=1；说明：说明：2、如果有、如果有n匝线圈，匝线圈，3、计算的是平均值。、计算的是平均值。3、一个有用的推论：、一个有用的推论：情景：情景：直导线在磁场中切割磁感线时直导线在磁场中切割磁感线时感应电动势的计算。感应电动势的计算。方法：方法：（1）V/B时，时，（2）V垂直垂直B时，时，E=BLVE=0（3）一般情况，）一般情况，说明：说明：本公式计算的是与速度的对应值。本公式计算的是与速度的对应值。小结：小结：磁场磁场电流电流电磁感电磁感应现象应现象 现象产生现象产生的条件的条件影响因素影响因素闭合电路闭合电路磁通量变化磁通量变化法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律应用举例应用举例例例1 1、如图所示为穿过某线路的磁通量、如图所示为穿过某线路的磁通量随随时间时间t t变化的关系图，试根据图说明：变化的关系图，试根据图说明：（1 1）穿过某线路的磁通量）穿过某线路的磁通量何时最大？何时最大？何时最小？何时最小？（2 2）/t/t何时最大？何时最小？何时最大？何时最小？（3 3）感应电动势）感应电动势E E何时最大？何时最小？何时最大？何时最小？tOt1t2t3t4注意区分几个物理量：注意区分几个物理量：、/t/tEE只与只与/t/t有关，有关，而与而与、无关。无关。2 2、匝数为、匝数为100100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s0.5s内穿过线圈内穿过线圈的磁通量由的磁通量由0 0增至增至1.5101.5105 5WbWb，这时，线圈，这时，线圈中产生的感应电动势有多大？若线圈和电流中产生的感应电动势有多大？若线圈和电流表的总电阻是表的总电阻是33，感应电流有多大？，感应电流有多大？3 3、如图所示，长为、如图所示，长为3L3L圆导体棒与一金属框架圆导体棒与一金属框架紧密接触，框架上两个电阻的阻值均为紧密接触，框架上两个电阻的阻值均为R R，整，整个装置放在磁感应强度为个装置放在磁感应强度为B B、方向垂直于纸面。、方向垂直于纸面。若导体棒以速度若导体棒以速度V V向右匀速运动，则流过每个向右匀速运动，则流过每个电阻的电流为多少？电阻的电流为多少？LLLVRR若将导体棒改为半径为若将导体棒改为半径为L/2L/2的导体环，则又的导体环，则又如何？如何？4 4、如图所示，在磁感应强度为、如图所示，在磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场中，有半径为中，有半径为r r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OCOC为一端绕为一端绕O O点在框架上滑动的导体棒，点在框架上滑动的导体棒，OAOA之之间连一个阻值为间连一个阻值为R R的电阻（其余电阻都不计），的电阻（其余电阻都不计），若使若使OCOC以角速度以角速度匀速转动。试求：匀速转动。试求：（1 1）图中哪部分相当于电源？）图中哪部分相当于电源？（2 2）感应电动势）感应电动势E E为多少？为多少？（3 3）流过电阻）流过电阻R R的电流的电流I I为多少？为多少？ABCRO5、如图所示，裸金属线组成滑框，、如图所示，裸金属线组成滑框，ab可滑可滑动，其电阻，长串接电阻，匀强磁场，当动，其电阻，长串接电阻，匀强磁场，当ab以向右匀速运动过程中，求以向右匀速运动过程中，求（1）ab间感应电动势。（间感应电动势。（2）ab间的电压。间的电压。（3）保证）保证ab匀速运动，所加外力匀速运动，所加外力F。（4）在）在2秒的时间内，外力功；秒的时间内，外力功；ab生热生热Q；电阻；电阻R上生热。上生热。3.3交变电流教学目标教学目标 v知识与能力：知识与能力：v1、理解交变电流是怎样产生的。v2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。v3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。v4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。v实验仪器：实验仪器：v示波器、小灯泡、导线、学生电源直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电流按下图所示进行实验按下图所示进行实验演示演示交变电流交变电流(AC)v交变电流交变电流(交流交流):):大小和方向都大小和方向都随时间做周期性变化的电流随时间做周期性变化的电流.交流发电机模型的原理简图交流发电机模型的原理简图二、二、交变电流的产生交变电流的产生 矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场的轴匀速转动的轴匀速转动（1）电动势按正弦规律变化（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化（3）电路上的电压按正弦规律变化 电流通过R时：三交变电流的变化规律三交变电流的变化规律 四、交流电的四、交流电的图像图像 五、交变电流的种类五、交变电流的种类(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲交流发电机简介六、描述交流电的物理量：六、描述交流电的物理量：1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）：Em Um m 、瞬时值：、瞬时值：u i e、周期周期和和频率频率：（1 1）周期：）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。交变电流完成一次周期性变化所需的时间。（3 3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度角速度。（2 2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。）频率：一秒内完成周期性变化的次数。T T和和f f的物理意义：表征交流电的物理意义：表征交流电变化的快慢变化的快慢。（4 4）关系：）关系：我国生产和生活用交流电的周期我国生产和生活用交流电的周期T T_s_s，频率，频率f=_Hzf=_Hz，角速度角速度_rad/s_rad/s，在，在1s 1s内电流内电流的方向变化的方向变化_次。次。0.0250100一个周期内电流方向改变两次一个周期内电流方向改变两次。、有效值有效值：E U E U I I （1 1）定义）定义：根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。数值叫做这一交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：(3)(3)说明：说明：A A、以上关系式只适用于、以上关系式只适用于正弦正弦或或余弦余弦交交流电；流电；B B、交流用电器的、交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流 指的是有效值；指的是有效值；C C、交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表的读数是的读数是 有效值有效值D D、对于交流电若没有特殊说明的均指、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值有效值1 1、交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。的电流。2 2、正弦式正弦式电流电流变化规律变化规律：e=Emsint Em=NBS叫电动势的最叫电动势的最大值大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小小 结结1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）：Em Um m 、瞬时值：、瞬时值：u i e3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。4 4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。、频率：一秒内完成周期性变化的次数。5 5、有效值有效值：E U E U I I （1 1）定义）定义：根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：、交变电流：、交变电流：和和 都随时间都随时间 做做 的电流叫做交变电流的电流叫做交变电流 电电压压和和电电流流随随时时间间按按变变化化的的交流电叫正弦交流电交流电叫正弦交流电、交交流流电电的的产产生生：矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的中中心心轴轴匀匀速速旋旋转转时时，线线圈圈中就会产生中就会产生大小大小方向方向周期性变化周期性变化正弦规律正弦规律感应电流感应电流、线线圈圈从从中中性性面面开开始始转转动动，角角速速度度是是，线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势的的峰峰值值是是E Emm，那那么么在在任任 一一 时时 刻刻 t t感感 应应 电电 动动 势势 的的 瞬瞬 时时 值值 e e为为 若若线线圈圈电电阻阻为为，则则感感应应电电流流的的瞬瞬时时值值为为0Em e-Em te=E Em msintsinti=(E Em m/R/R)sintsint3.4变压器教学目标教学目标 知识与能力：知识与能力：了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流的电压。v由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。v了解几种常见的变压器类型及其应用。v体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力 实验仪器：实验仪器：v变压器、学生电源、灯泡照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000V以上电压以上电压交流便于改变电压，以适应各种不同的需要交流便于改变电压，以适应各种不同的需要变压器就是改变变压器就是改变交流交流电压的设备电压的设备几种常见的变压器一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2 原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘（绝缘硅钢片叠合而成）硅钢片叠合而成）（2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线）副线圈（次级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1;输出电压：输出电压：U U2 2.3.3.电路图中符号电路图中符号n1n2问题：问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接圈接交变电压交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的？样产生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 原线圈通以原线圈通以变化的变化的电流电流时时,会产生变化的会产生变化的磁场磁场,磁通量是全部集磁通量是全部集中在铁芯内中在铁芯内,不管闭合不管闭合铁芯上绕多少匝线圈铁芯上绕多少匝线圈,穿过每组线圈的磁通穿过每组线圈的磁通量的变化率相同的量的变化率相同的.原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 若给原线圈接若给原线圈接直流电压，直流电压，U副线圈电压副线圈电压U U2 2？电能电能-磁场能磁场能-电能的转换电能的转换闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转换，电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型理想化模型-理想变压器理想变压器。下面我们定量分析理想变压器下面我们定量分析理想变压器的变压规律。的变压规律。实验结论：原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验研究原副线圈两端电压关系的实验三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应原、副线圈中产生的感应电动势分别是：电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t tE1 1/n/n1 1=E2 2/n/n2 2原线圈回路有：原线圈回路有：U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E E1 1副线圈回路有：副线圈回路有：E E2 2=U U2 2 +I+I2 2r r2 2 UU2 2则则U U2 2=E=E2 2若不考虑原副线圈的内阻，则若不考虑原副线圈的内阻，则U U1 1=E=E1 1；U U2 2=E=E2 2则：则：U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于等于这两个线圈的这两个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律问题：问题：原副线圈的电流可能满足何规律？原副线圈的电流可能满足何规律？1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2I I 1 1/I 2 2=U U2 2/U U1 1=n=n2 2/n n1 1P出出=P入入2.2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比数成反比I I 1 1/I 2 2=n=n2 2/n n1 1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。线绕制。这也是判定高压线圈和低压线这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。圈的一种方法。此公式只适用于一个副线圈的变压器【例例1 1】理想变压器原、副线圈的匝数比理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为（）A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关解析：变压器只能工作于交流电路，解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈在线圈n n1 1中通过的是恒定电流，不能引中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈起穿过线圈n n2 2的磁通量变化，在副线圈的磁通量变化，在副线圈n n2 2上无感应电动势出现，所以上无感应电动势出现，所以A A2 2中无电中无电流通过。流通过。【例例2 2】一理想变压器，其原线圈一理想变压器，其原线圈22002200匝，副匝，副线圈线圈440440匝，并接一个匝，并接一个100100的负载电阻，如图的负载电阻，如图所示。所示。（1 1）当原线圈接在）当原线圈接在44V44V直流电源电源上时，电直流电源电源上时，电压表示数为压表示数为_V,_V,电流表示数为电流表示数为_A._A.（2 2）当原线圈接在）当原线圈接在220V220V交变电源上时，电压交变电源上时，电压表示数为表示数为_V_V，电流表示数为，电流表示数为_A,_A,此时输入功率为此时输入功率为_W._W.00440.4419.36小结：小结：1.1.变压器的结构和工作原理变压器的结构和工作原理2.2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律理想变压器的理想化模型及功率传输规律3.3.理想变压器的变压和变流规律理想变压器的变压和变流规律3.5高压输电教学目标教学目标 知识与能力：知识与能力：v了解为什么用高压输电。v知道减少远距输送电能损失的主要途径。v了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响。教学仪器：教学仪器：v远距离输电模型 国资委表态支持特高压输电项目国资委表态支持特高压输电项目 本报讯本报讯 国务院国资委副主任邵国务院国资委副主任邵宁昨日明确表示，国家电网公司发宁昨日明确表示，国家电网公司发展特高压输电项目，符合建设创新展特高压输电项目，符合建设创新型国家的要求，符合企业创新发展型国家的要求，符合企业创新发展的需要，国资委对此给予充分肯定的需要，国资委对此给予充分肯定和支持。和支持。证券时报证券时报v刘振亚从中国国情和国家能源战略出刘振亚从中国国情和国家能源战略出发，全面分析建设特高压交流电网的发，全面分析建设特高压交流电网的意义后表示：意义后表示：“建设以特高压为核心建设以特高压为核心的国家电网已经刻不容缓。的国家电网已经刻不容缓。”他透露他透露说，说，“建设以特高压电网为重点、各建设以特高压电网为重点、各级电网协调发展的坚强国家电网，得级电网协调发展的坚强国家电网，得到了党中央、国务院的充分肯定和社到了党中央、国务院的充分肯定和社会各界的广泛支持。会各界的广泛支持。”经济参考报经济参考报 曾培炎：特高压是实现能源资源优曾培炎：特高压是实现能源资源优化配置的有效途径化配置的有效途径国家为什么如此支持高压国家为什么如此支持高压输电？输电？高压输电究竟有什高压输电究竟有什么地方如此的吸引我们么地方如此的吸引我们?存在的问题：存在的问题：由于导线上有电阻，所以输由于导线上有电阻，所以输电时，在导线上就引起电流的热效应，从电时，在导线上就引起电流的热效应，从而导致电能的损失。而导致电能的损失。如何减少电能损失？如何减少电能损失？Q=I I2Rt措措施施1 1、减小电阻、减小电阻2 2、减小电流、减小电流3 3、缩短通电时间、缩短通电时间Xv分析讨论：如何减小导线电阻？分析讨论：如何减小导线电阻？我们直接给出电阻的决定式：我们直接给出电阻的决定式：R=.l/s阅读教材阅读教材P75，降低导线电阻内容，降低导线电阻内容v分析讨论：如何减小导线中的电流？分析讨论：如何减小导线中的电流？注：发电机输出功率是一定的注：发电机输出功率是一定的I I=P/U由此可见：增大输电线路中的电压由此可见：增大输电线路中的电压可以有效的减小输电线路中的电流可以有效的减小输电线路中的电流此时电路中电能的损失就为：此时电路中电能的损失就为：W损损=Q=I I2Rt =（P2/U2）Rt损失的功率：损失的功率：P损损=I I2R=（P2/U2）Rv例题分析：利用超导材料可实现无损例题分析：利用超导材料可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电总电耗输电，现有一直流电路，输电总电阻为阻为0.40.4，它提供给用电器的电功率，它提供给用电器的电功率为为40kw40kw，电压为，电压为800V800V，若用临界温度，若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为那么节约的电功率为vA A、1kw B1kw B、1.6101.6103 3kw kw vC C、1.6kw D1.6kw D、10kw10kw名词解释名词解释阅读教材阅读教材P76P76电网供电的内容，请你解电网供电的内容，请你解释一下什么叫做电网以及使用电网供电释一下什么叫做电网以及使用电网供电的好处所在？的好处所在？让你也做一回评论员让你也做一回评论员阅读阅读P77P77问题与练习第四题有关石墨问题与练习第四题有关石墨炸弹的文章，然后发表一下你的评炸弹的文章，然后发表一下你的评论，供大家交流学习论，供大家交流学习3.6自感现象 涡流教学目标教学目标 v知识与能力：知识与能力：v1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素。v2、了解自感现象的利用和危害的防止。v3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。v4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。v5、体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。v教具：教具：v 阻尼摆演示仪等一、自感现象一、自感现象1 1、回顾：回顾：在做在做3.1-53.1-5（右图）的实验时，（右图）的实验时，由于线圈由于线圈A A中电流的变化，它产生的磁中电流的变化，它产生的磁 通量发生变化，磁通量的变化在线圈通量发生变化，磁通量的变化在线圈B B 中激发了感应电动势。中激发了感应电动势。互感。互感。思考：思考：线圈线圈A A中电流的变化会引起线圈中电流的变化会引起线圈A A中激发感中激发感应电动势吗？应电动势吗？2 2、自感现象：自感现象：由于导体由于导体本身的电流发生变化而产生本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象叫做自感现象。的电磁感应现象叫做自感现象。3 3、自感现象对电路的影响、自感现象对电路的影响观察两个实验观察两个实验演示实验一：开关闭合时的自感现象演示实验一：开关闭合时的自感现象 A A1 1、A A2 2是规格完全一样的灯是规格完全一样的灯泡。闭合电键泡。闭合电键S S，调节变阻器，调节变阻器R R，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同，再调节亮度相同，再调节R R1 1，使两灯正常发光，然后断开，使两灯正常发光，然后断开开关开关S S。重新闭合。重新闭合S S，观察到什，观察到什么现象？么现象？灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐渐亮逐渐亮起来。起来。现象：现象：要求和操作要求和操作：接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以A1中的电流只能逐渐增大，中的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。逐渐亮起来。线线圈圈中中出出现现的的感感应应电电动动势势只只是是阻阻碍碍了了原原电电流流的的变变化化（增增加加），而而非非阻阻止止，所所以以虽虽延延缓缓了了电电流流变变化化的的进进程程，但但最最终终电电流流仍仍然然达达到到最最大大值值，A1最终达到正常发光最终达到正常发光分析分析：按图连接电路。开关按图连接电路。开关闭合时电流分为两个闭合时电流分为两个支路，一路流过线圈支路，一路流过线圈L L，另一路流过灯泡，另一路流过灯泡A A。灯泡灯泡A A正常发光正常发光 把开关断开，注意观把开关断开，注意观察灯泡亮度察灯泡亮度演示实验二演示实验二：开关断开时的自感现象开关断开时的自感现象 电路断开时，线圈中的电流电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，减小而导致磁通量发生变化，产产生自感电动势阻碍原电流的减小，生自感电动势阻碍原电流的减小，L中的中的电流只能从原值开始逐渐减电流只能从原值开始逐渐减小，小，S断开后，断开后，L与与A组成闭合回组成闭合回路，路，L中的电流从中的电流从A中流过，所以中流过，所以A不会立即熄灭，而能持续一段发不会立即熄灭，而能持续一段发光时间光时间要求要求：线圈线圈L的电阻较小的电阻较小现象现象：开关断开时，灯开关断开时，灯A先更亮先更亮后再熄灭后再熄灭分析分析：演示实验二：演示实验二：开关断开时的自感现象开关断开时的自感现象用电路图分析实验二用电路图分析实验二结论：1导导体体中中电电流流变变化化时时，自自身身产产生生感感应应电电动动势势，这这个个感应电动势感应电动势阻碍阻碍原电流的变化原电流的变化2 2自自感感现现象象：由由于于导导体体本本身身的的电电流流发发生生变变化化而而产产生生的电磁感应现象，叫做自感现象的电磁感应现象，叫做自感现象3 3自自感感电电动动势势：在在自自感感现现象象中中产产生生的的感感应应电电动动势势，叫做自感电动势叫做自感电动势注意注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变化电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用起延迟作用。二、电感器二、电感器 自感系数自感系数 1 1电感器：电路中的线圈又叫电感器。电感器：电路中的线圈又叫电感器。2 2、自感系数、自感系数L L：（1 1）描述电感器的性能的，简称）描述电感器的性能的，简称自感或电感自感或电感。（2 2）L L大大小小影影响响因因素素：由由线线圈圈本本身身的的特特性性所所决决定定，与与线线圈圈是是否否通通电电无无关关它它跟跟线线圈圈的的形形状状、长长短短、匝匝数数、有有无无铁铁芯芯等等因因素素有有关关，线线圈圈越越长长，单单位位长长度度上上的的匝匝数数越越多多，截截面面积积越越大大，自自感感系系数数就就越越大大，有有铁铁芯芯时时线线圈圈的的自自感感系系数数比比没没有有铁铁芯芯时时要要大大得得多多3 3、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用。、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用。4 4、上节学到的变压器，实际上也是电感器。、上节学到的变压器，实际上也是电感器。三、自感现象的应用和防止三、自感现象的应用和防止 1 1应应用用：在在各各种种电电器器设设备备、电电工工技技术术和和无无线线电电技技术术中中应应用用广广泛泛。如如日日光光灯灯电电子子镇镇流流器器中中，有有电电阻阻器器、电容器、电感器件电容器、电感器件三、自感现象的应用和防止三、自感现象的应用和防止 2 2危危害害：在在切切断断自自感感系系数数很很大大，电电流流很很强强的的电电路路的的瞬瞬间间，产产生生很很高高的的自自感感电电动动势势，形形成成电电弧弧，在在这这类类电电路路中中应应采采用用特特制制的的开开关关，精精密密电电阻阻可可采采用用双双线线并并绕绕来清除自感现象来清除自感现象 四、涡流及其应用四、涡流及其应用1 1变变压压器器在在工工作作时时，除除了了在在原原、副副线线圈圈产产生生感感应应电电动动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。一一般般来来说说，只只要要空空间间有有变变化化的的磁磁通通量量，其其中中的的导导体体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流2 2、应用：、应用：（1 1）新型炉灶）新型炉灶电磁炉。电磁炉。（2 2）金属探测器：飞机场、）金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、探火车站安全检查、扫雷、探矿。矿。四、涡流及其应用四、涡流及其应用3 3、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。一、一、自感现象自感现象：由于导体由于导体本身的电流发生变化而产生本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象叫做自感现象。的电磁感应现象叫做自感现象。二、两个演示实验：开关闭合和断开时的自感现象。二、两个演示实验：开关闭合和断开时的自感现象。电路图、要求、操作、电路图、要求、操作、现象现象、原因分析、原因分析三、三、电感器：在电路中，电感器：在电路中，线圈又叫电感器线圈又叫电感器。四、自感系数四、自感系数L L：1 1、描述电感器的性能的，简称、描述电感器的性能的，简称自感或电感自感或电感。2 2、L L大小影响因素：大小影响因素：由线圈本身的特性所决定，与线由线圈本身的特性所决定，与线圈是否通电无关圈是否通电无关它跟线圈的形状、长短、匝数、有它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关，线圈越长，单位长度上的匝数越无铁芯等因素有关，线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的多，截面积越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多自感系数比没有铁芯时要大得多五、电感器的主要作用：阻碍电流的变化，对交流电五、电感器的主要作用：阻碍电流的变化，对交流电 有阻碍作用有阻碍作用六、六、自感现象的应用和防止自感现象的应用和防止 1应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中 应用广泛。应用广泛。2危害：危害：在切断电路的瞬间，形成电弧。不安全。在切断电路的瞬间，形成电弧。不安全。七、七、涡流及其应用、防止。涡流及其应用、防止。课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课堂练习：课堂练习：P P69 69 问题与练习问题与练习 1-51-5课外作业课外作业：P P6969 问题与练习问题与练习 1 1、2 2、4 4 例例1 1.如图如图12-8-112-8-1所示，电路中，所示，电路