高中物理选修3-2复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁感应现象,自感现象,产生电磁感应现象的条件,感应电动势的大小,E=,n/t,E=,BLv,感应电流的方向,楞次定律,右手定则,应用牛顿第二定律，解决导体切割磁感应线运动问题,应用闭合电路欧姆定律解决电磁感应中的电流和功率问题,应用能的转化和守恒定律解决电磁感应问题,产生电磁感应的条件,对整个回路来说，产生感应电动势，必须有,回路磁通量,的,变化,；可以通过以下三种方法,（1）磁感强度的变化,（2）线圈,有效,面积的变化,（3）线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化,对单根导体棒来说，只要切割磁感线，棒上就会产生感应电动势,2、,法拉第电磁感应定律,（1）决定感应电动势大小因素：穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢（即磁通量的变化率）,平均变化率决定该段时间内的平均电动势；瞬时变化率（即,-t图的切线斜率）,决定该时刻的瞬时电动势。,（,2,）注意区分磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率的不同,磁通量，,磁通量的变化量，,/t=,（,2,-,1,）,/,t -,磁通量的变化率,（,3,）感应电动势大小的计算式：,（,4,）几种题型,线圈面积,S,不变，磁感应强度均匀变化：,磁感强度,B,不变，线圈面积均匀变化：,B,、,S,均不变，线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,3.,导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算：,1.,公式：,2.,若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时，,3.,矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电,从中性面计时,e=E,m,sin t,最大值,E,m,=nBS,条件：B、L、v三个量两两垂直,4,.楞次定律,1.,阻碍原磁通的变化，即“增反减同”,2.,阻碍（导体间的）相对运动，,即“来时拒，去时留”,3.,阻碍原电流的变化，（,线圈中的电流不能突变,）,应用在解释自感现象的有关问题。,5,.综合应用题型,2,.电磁感应现象中的动态过程分析,3,.用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题,导体棒克服安培力做多少功，就有多少其他能转化成电路中的电能,1,.电磁感应现象中,电路问题,2009山东理综卷,如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是,A.感应电流方向,为顺时针,B.CD段直线始终,不,受安培力,C.,感,应电动势最大值EBa,v,D.感应电动势平均值,CD,下图,a,中,A,、,B,为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，,A,线圈中通有如图（,b,）所示的交流电,i,，则（）,A.,在,t,1,到,t,2,时间内,A,、,B,两线圈相吸,B.,在,t,2,到,t,3,时间内,A,、,B,两线圈相斥,C.t,1,时刻两线圈间作用力为零,D.t,2,时刻两线圈间吸力最大,t,1,t,2,t,3,t,4,i,t,0,b,B,A,i,a,A B C,如图所示，半径为,R,、单位长度电阻为,的均匀导电圆环固定在水平面上，圆环中心为,O,。匀强磁场垂直水平方向向下，磁感强度为,B,。平行于直径,MON,的导体杆，沿垂直于杆的方向向右运动。杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好,某时刻，杆的位置如图，,aOb,=2,，速度为,v,。求此时刻作用在杆上的安培力的大小。,N,M,O,b,a,R,d,c,c,a,b,d,2002年河南,卷,粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边,a,、,b,两点间的电势差绝对值最大的是（）,A.B.C.D.,a b,v,a b,v,a b,v,a b,v,B,例,2,、如图示，正方形线圈边长为,a,，,总电阻为,R,，,以速度,v,从左向右匀速穿过两个宽为,L,（,L a,），,磁感应强度为,B,，,但方向相反的两个匀强磁场区域，运动方向与线圈一边、磁场边界及磁场方向均垂直，则这一过程中线圈中感应电流的最大值为,，全过程中产生的内能为,。,a,L,L,解：在磁场分界线两侧时感应电流最大,I,2,=2Bav/R,此时产生的电能为,W,2,=I,2,2,Rt,=4B,2,a,2,v,2,/Ra/v=4B,2,a,3,v/R,进入和出来的感应电流为,I,1,=,Bav,/R,产生的电能分别为,W,1,=W,3,=I,1,2,Rt,=B,2,a,2,v,2,/Ra/v,=B,2,a,3,v/R,2Bav/R,6B,2,a,3,v/R,电磁感应现象,电感电容对交变电流的影响,现象,正弦式交变电流的产生,瞬时电动势的大小,e,=,nBS,sin（t+,0,）,最大电动势Em,=,nBS,有效值利用热效应定义,正弦式:有效值=最大值/,变压器的结构与工作原理,变压比,一原一副线圈的变流比,功率关系,远距离输电，升压可降低输电线上的电流，从而减小线路损耗,正,弦式电流的变化规律及对中性面的理解,1,正弦式电流的变化规律,(,线圈在中性面位置时开始计时,),2.,对中性面的理解,(1),中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面,(2),线圈平面位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但其变化率为零，感应电动势为零,(3),线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大,(4),线圈转动一周，两次经过中性面，内部电流的方向改变两次,【,案例,1,】,(2008,宁夏理综,),如图甲所示，一矩形线圈,abcd,放置在匀强磁场中，并绕过,ab,、,cd,中点的轴,OO,以角速度,逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角,45,时,(,如图乙,),为计时起点，并规定当电流自,a,流向,b,时电流方向为正则丙图中正确的是,(,),甲,乙,【,即时巩固,1,】,有一个小型发电机，机内的矩形线圈匝数为,100,匝，电阻为,0.5.,线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动穿过每匝线圈的磁通量,随时间的变化规律如图所示由此可知发电机电动势瞬时值表达式为,(,),A,e,3.14sin,t,(V),B,e,3.14cos,t,(V),C,e,314sin100,t,(V),D,e,314cos100,t,(V),【,答案,D,考点二对描述交变电流的,“,四值,”,的比较和理解,1,交变电流的瞬时值、最大值、有效值、平均值的比较,【,案例,2,】,(2009,福建理综,),一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为,5.0,，现外接一只电阻为,95.0,的灯泡，如图乙所示，则,(,),A,电压表的示数为,220 V,B,电路中的电流方向每秒钟改变,50,次,C,灯泡实际消耗的功率为,484 W,D,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为,24.2 J,【,案例,3,】,如图所示，匀强磁场,B,0.1 T,，所用矩形线圈的匝数,N,100,，边长,ab,0.2 m,，,bc,05 m,，以角速度,100 rad/s,绕,OO,轴匀速转动当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：,(1),线圈产生的感应电动势的峰值；,(2),线圈中感应电动势的瞬时值表达式；,(1),因线圈在匀强磁场中绕,OO,轴匀速转动，,所以,E,m,NBS,.,又,S,ab,bc,.,所以,E,m,NB,ab,bc,100,0.1,0.2,0.5,100 V,314 V.,【,答案,】,(1)314 V,(2)314sin100,t,V,(3)200 V,理,想变压器原、副线圈基本量的关系,理想变压器原、副线圈基本量的关系如下表：,理想变,压器,没有能量损失,(,铜损、铁损,),没有磁通量损失,(磁通量全部集中在铁芯中,),基本关系,功率,关系,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率：,P,入,P,出,电压,关系,原副线圈的电压比等于匝数比，公式：,U,1,/,U,2,n,1,/,n,2,，与负载、副线圈的多少无关,电流,关系,只有一个副线圈时：,I,1,/,I,2,n,2,/,n,1,有多个副线圈时：由,P,入,P,出,得,I,1,U,1,I,2,U,2,I,3,U,3,I,n,U,n,或,I,1,n,1,I,2,n,2,I,3,n,3,I,n,n,n,频率,关系,f,1,f,2,(,变压器不改变交流电的频率,),【,案例,1,】,(2010,山东理综,),一理想变压器原、副线圈的匝数比为,10,1,，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，,P,为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是,(,),A,副线圈输出电压的频率为,50 Hz,B,副线圈输出电压的有效值为,31 V,C,P,向右移动时，原、副线圈的电流比减小,D,P,向右移动时，变压器的输出功率增加,【,即时巩固,1,】,(2009,江苏高考,),如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为,1,5,，原线圈两端的交变电压为,u,20 sin100,t,V,，氖泡在两端电压达到,100 V,时开始发光，下列说法中正确的有,(,),A,开关接通后，氖泡的发,光频率为,100 Hz,B,开关接通后，电压表的,示数为,100 V,C,开关断开后，电压表的示数变大,D,开关断开后，变压器的输出功率不变,考点二理想变压器的动态分析,如果理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，当变压器的负载发生变化，如图所示，各量相互关系如下：,(2),输出电流,I,2,决定输入电流,I,1,.,在输入电压,U,1,一定的情况下，输出电压,U,2,也被完全确定当负载电阻,R,增大时，,I,2,减小，则,I,1,相应减小；当负载电阻,R,减小时，,I,2,增大，则,I,1,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,P,2,决定输入功率,P,1,.,理想变压器的输入功率与输出功率相等，即,P,1,P,2,，在输入电压,U,1,一定的情况下，当负载电阻,R,增大时，,I,2,减小，则变压器的输出功率,P,2,I,2,U,2,减小，输入功率,P,1,也将相应减小；当负载电阻,R,减小时，,I,2,增大，变压器的输出功率,P,2,I,2,U,2,增大，则输入功率,P,1,也将增大,【,案例,2,】,(2010,天津理综,),为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡,L,1,、,L,2,，电路中分别接了理想交流电压表,V,1,、,V,2,和理想交流电流表,A,1,、,A,2,，导线电阻不计，如图所示当开关,S,闭合后,(,),A,A,1,示数变大，,A,1,与,A,2,示数的比值不变,B,A,1,示数变大，,A,1,与,A,2,示数的比值变大,C,V,2,示数变小，,V,1,与,V,2,示数的比值变大,D,V,2,示数不变，,V,1,与,V,2,示数的比值不变,AD,【,即时巩固,2,】,(2011,届,中山检测,),街头通过降压变压器给用户供电的示意图如图所示变压器输入电压是市区电网的电压，可忽略其波动输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用,R,0,表示，输电线消耗的电功率用,P,0,表示，变阻器,R,表示用户的总电阻，,P,表示用户的总功率，当用电器增加时，相当于,R,的阻值减小，滑动片向下移,(,R,始终大于,R,0,),当用户的用电器增加时，图中电流表示数,I,1,、,I,2,及,P,0,、,P,变化为,(,),A,I,1,变大，,I,2,变小,B,I,1,变小，,I,2,变小,C,P,0,变大，,P,变大,D,P,0,变大，,P,变小,C,考点三关于高压输电问题的分析,对高压输电问题，应按,“,发电机,升压变压器,远距离输电线,降压变压器,用电器,”,这样的顺序，或从,“,用电器,”,倒推到,“,发电机,”,一步一步进行分析,高压输电既能减少功率损失，也能减少电压损失，但在实际高压输电时，也并非输电电压越高越好，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况选择合适的输电电压,远距离高压输电的几个基本关系,(,以下图为例,),：,【,案例,3,】,(2010,福建理综,),中国已投产运行的,1 000 kV,特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用,500 kV,的超高压输电，输电线上损耗的电功率为,P,.,在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用,1 000 kV,特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为,(,),10,、远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是（）,输电线上的电压损失跟输电电压成正比,输电线上的功率损失跟输电电压成正比,输电线上的功率损失跟输电电压的平方成正比,输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比,D,【,即时巩固,3,】,(2010,江苏高考,),在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的是,(,),A,升压变压器的输出电压增大,B,降压变压器的输出电压增大,C,输电线上损耗的功率增大,D,输电线上损耗的功率占总功率的比例增大,