《4.6互感和自感学案（人教版选修3-2）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.6互感和自感学案（人教版选修3-2）.docx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、4.6互感和自感学案（人教版选修3-2）5.5电能的输送学案（人教版选修3-2） 5.5电能的输送学案（人教版选修3-2）1输电线上的功率损失P_，降低输电损耗的两个途径为：_，_.2远距离输电基本原理：在发电站内用_变压器_电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过_变压器_所需的电压3下列关于电能输送的说法中正确的是()A输送电能的基本要求是牢靠、保质、经济B减小输电导线上功率损失的惟一方法是采纳高压输电C减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等4输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两
2、种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为()AU1U2BU21U22CU22U21DU2U15如图1所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是()图1A增加输电导线的横截面积有利于削减输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C在输送电压肯定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必需综合考虑各种因素，不肯定是电压越高越好【概念规律练】学问点一线路损耗问题1发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中，正确的是()A.U21RB.U1U22RCI2R
3、DI(U1U2)2某发电站采纳高压输电向外输送电能若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是()A输电线上的电流IURB输电线上的电流IP0UC输电线上损失的功率P(P0U)2RD输电线上损失的功率PU2R学问点二远距离输电线路中各物理量的关系3一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻R1k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V，60W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽视，发电机处于满负荷工作状态，则()AT1原、副线圈电流分别为103
4、A和20ABT2原、副线圈电压分别为1.8105V和220VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220V,60W)正常发光4某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为志向变压器)要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()图2A.n2n1n3n4B.n2n1n3n4C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率【方法技巧练】关于远距离输电问题的分析方法5发电机的端电压220V，输出电功率44
5、kW，输电导线的电阻为0.2，假如用初、次级匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供应用户，则(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而干脆送到用户，求用户得到的电压和功率 6在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P，用户得到的电功率为P用，则下列关系式正确的是()APU2SLBPP2LU2SCP用PU2SLDP用P(1PLU2S)参考答案课前预习练1I2r减小输电导线的电阻减小输电导线中的电流2升压上升降压降到3AD4C由PUI，P
6、损I2R可得P损P2RU2，所以输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比，C项正确5ABD导线的横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失就越小，A对；在输送功率肯定的前提下，提高输送电压U，由IPU知，能减小电流I，从而减小发热损耗，B对；若输送电压肯定，由IPU知，输送的电功率P越大，I越大，发热损耗就越多，C错；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济性等各种因素，不是电压越高越好，D对课堂探究练1BCD输电线的损耗P损I2R线U2线R线IU线其中U线U1U2，故B、C、D正确点评计算功率损失常用公式P损I2线R线和P损U2线R线，特殊在利用P损U2线R线时要留意U线是R线上的电压2BC输电
7、线上的电流I线P0UU线R故A错误，B正确；输电线上的功率损失PI2线R(P0U)2RU2线R，故C正确，D错误点评由功率损失P(P输U输)2R线知：当输送功率P输肯定时削减输电线上功率损失的方法为提高输电电压或减小输电导线的电阻3ABD输电线上消耗的功率P线I22R400kW，则I2P线R20A，又P1U1I1，则I1P1U1103A，故A正确；T1的变压比U1U2I2I1150，又PU1I1U2I2，得U22105V，输电线上损失电压U线I2R2104V，则T2原线圈的输入电压U3U2U线1.8105V，又灯泡正常发光，T2的副线圈的电压为220V，B正确；T2的变压比U3U41.8105
8、220900011，C错误；依据U3I260n，解得n6104，D正确点评远距离输电线路图如下各物理量有下列关系电压关系：U发U1，U1U2n1n2，U2U3U损，U3U4n3n4，U4U用；电流关系：n1I1n2I2，I2I线I3，n3I3n4I4；功率关系：P发P1P2，P2P3P损，P3P4P用，P损I2R线，P损PU22R线，P损IU损4AD由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率P出P损P入，故D正确.U2U1n2n1，U3U4n3n4，因为U1200VU4220V，U2U3U2U线，故n2n1n3n4，选项A正确点评在理解电压关系时，可把输电线路理解为
9、三个闭合回路如图第一个回路发电机是电源，升压变压器的原线圈是用电器，若输电线电阻忽视则有U发U1；其次个回路升压变压器副线圈是电源，降压变压器的原线圈为用电器，则有U2U线U3；第三个回路降压变压器副线圈为电源，用户为用电器，若输电线电阻忽视则有U4U用5(1)见解析(2)219.6V4.392104W(3)180V3.6104W解析(1)示意图如下图所示(2)升压变压器次级的输出电压U2n2n1U1101220V2200V据升压变压器输出电功率等于输入电功率知，升压变压器次级输出电流I2PU2441032200A20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为URI2R200.2V4VPRI22R
10、2020.2W80W加到降压变压器初级上的输入电流和电压为I3I220AU3U2UR2200V4V2196V降压变压器次级的输出电压和电流为U4n4n3U31102196V219.6VI4n3n4I31020A200A用户得到的功率为P4I4U4200219.6W4.392104W(3)若不采纳高压输电，用220V低压干脆供电时，电路如下图所示，则输电电流IPU144103220A200A，输电线路上的电压损失URIR2000.2V40V所以用户得到的电压为U4U1UR220V40V180V用户得到的功率为P4IU4200180W3.6104W方法总结(1)求解远距离输电的关键是熟识输电线路图
11、，并画出示意图，把须要的物理量都标在图中的相应位置上(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特殊留意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路学问分析电压关系和功率关系6BD输电线电阻RLS，输电电流IPU故输电线上损失的电功率为PI2RPU2LSP2LU2S用户得到的电功率为P用PPP1PLU2S.故B、D正确方法总结在远距离输电问题中，也要时刻留意能量守恒这一线索，即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下) 互感和自感 4.5互感和自感学习目标1.知道什么是自感，2驾驭自感现
12、象中线圈中电流的改变3知道线圈的自感系数4知道自感电动势与哪些因素有关系自主学习1自感现象是指而产生的电磁感应现象2自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍流过导体电流的改变，当电流增大时，自感电动势的方向与原来电流的方向；当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流的方向。3自感电动势的大小与通过导体的电流的成正比。 典型例题例1、如图1所示电路中,D1和D2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其电阻与R相同,由于存在自感现象,在开关S接通和断开瞬间,D1和D2发亮的依次是怎样的？ 分析：开关接通时，由于线圈的自感作用，流过线圈的电流为零，D2与R并联再与D1串联，所以两灯同时亮；开关断
13、开时，D2马上熄灭，由于线圈的自感作用，流过线圈的电流不能突变，线圈与等D1组成闭合回路，D1滞后一段时间灭。例2如图2所示的电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光A在电路（a）中，断开S，A将慢慢变暗B在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后慢慢变暗C在电路（b）中，断开S，A将慢慢变暗D在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后慢慢变暗分析：在（b）图中，由于线圈的电阻很小，稳定时流过线圈的电流比流过灯的电流大，S断开时，灯更亮一下再熄灭；在（a）图中，由于灯与线圈串联，稳定时流过灯和线圈的电流相等，S断开时，流过线圈的电流渐渐减小，
14、灯慢慢变暗。所以，AD正确。针对训练1图3所示为一演示试验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一个灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的现将电键S打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_端到_端这个试验是用来演示_现象的 2图4所示是演示自感现象的试验电路图，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同当开关由断开到合上时，视察到自感现象是_，最终达到同样亮3如图5所示，两灯A1、A2完全相同，电感线圈与负载电阻及电灯电阻均为R当电键S闭合的瞬间，较亮的灯是_；电键S断开的瞬间，看到的现象是_4如图6所示，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽视，下列
15、说法中正确的是：A开关S接通时，A2灯先亮、A1灯渐渐亮，最终A1A2一样亮B开关S接通时，A1、A2两灯始终一样亮C断开S的瞬间，流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反D断开S的瞬间，流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反5如图7所示，E为电池组，L是自感线圈（直流电阻不计），D1D2是规格相同的小灯泡。下列推断正确的是:(A)开关S闭合时，D1先亮，D2后亮(B)闭合S达稳定时，D1熄灭，D2比起初更亮(C)再断开S时，D1不马上熄灭(D)再断开S时，D1、D2均不马上熄灭6、如图8为演示自感现象试验的电路，试验时先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡D的电流为I2，
16、小灯泡处于正常发光状态，快速断开开关S，则可视察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯泡E闪亮的短暂过程中，下列说法正确的是：(A)线圈L中电流由I1渐渐减为零。(B)线圈L两端a端电势高于b端。(C)小灯泡E中电流由I1渐渐减为零，方向与I2相反。(D)小灯泡中的电流由I2渐渐减为零，方向不变。 实力训练2一个线圈中的电流假如匀称增大，则这个线圈的：(A)自感电动势将匀称增大(B)磁通量将匀称增大(C)自感系数匀称增大(D)自感系数和自感电动势都不变2、如图9所示电路中，L为电感线圈，电阻不计，A、B为两灯泡，则：（A）合上S时，A先亮，B后亮（B）合上S时，A、B同时亮（C）合上S后，A更亮，B熄灭
17、(D)断开S时，A熄灭，B重新亮后再熄灭 3.如图10所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，假如断开开关S1，接通S2，A、B两灯都能同样发光。最初S1是接通的，S2是断开的。那么，可能出现的状况是：(A)刚一接通S2，A灯就马上亮，而B灯则拖延一段时间才亮；(B)刚接通S2时，线圈L中的电流为零；(C)接通S2以后，A灯变亮，B灯由亮变暗；(D)断开S2时，A灯马上熄灭，B灯先亮一下然后熄灭。 4如图11所示电路，图中电流表在正接线柱流入电流时，指针顺时针方向偏转，负接线柱流入电流时指针逆时针方向偏转，当电键K断开瞬间A1表和A2表偏转状况是：(A)A1顺时针，A2逆时
18、针；(B)A1逆时针，A2顺时针；(C)A1、A2都顺时针；(D)A1、A2都逆时针。5、灯泡A1、A2的规格完全相同，线圈L的电阻不计，连接如图12所示，下列说法中正确的是：（A）当接通电路时，A1和A2始终一样亮（B）当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后达到最大亮度，最终两灯一样亮（C）当断开电路时，A2马上熄灭、A1过一会儿才熄灭（D）当断开电路时，两灯都要过一会儿才熄灭6、如图13所示为自感现象演示试验电路。L为一带铁芯的线圈，A1、A2是两个相同的电流表，L的直流电阻与灯D的电阻相同，则：(A)K闭合的瞬间，A1的读数大于A2的读数(B)K打开的瞬间，A1的读数大于A2的读数(C
19、)K打开的瞬间，a点的电势比b点电势高(D)K打开的瞬间，a点的电势比b点电势低7、D1、D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其电阻值与电阻R相同，如图14所示，在电键K接通或断开时，两灯亮暗的状况为：(A)K刚接通时，D2比D1亮，而后D1灯亮度增加，最终两灯亮度相同(B)K刚接通时，D2比D1暗，而后D1灯亮度减弱，最终两灯亮度相同(C)K断开时，D2灯马上熄灭，D1灯闪亮一下才熄灭(D)K断开时，D1灯和D2灯马上熄灭8如图15所示，L1，L2，L3为完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽视的自感线圈，开关K原来接通当把开关K断开时，下面说法正确的是:（A）L1闪亮一下后熄
20、灭（B）L2闪亮一下后复原原来的亮度（C）L3变暗一下后复原原来的亮度（D）L3闪亮一下后复原原来的亮度9.如图16所示，电灯的灯丝电阻为，电池电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为先合上电键K，过一段时间突然断开，则下列说法中错误的有：A电灯马上熄灭B电灯马上先暗再熄灭C电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相同D电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相反10上题图所示，当电键K接通后，通过线圈的电流方向是_，通过灯泡的电流方向是_，当电键K断开瞬间，通过线圈的电流方向是_，通过灯泡的电流方向是_。学后反思_。参考答案:自主学习1.由
21、于通过导体本身的电流改变2.相反相同3.改变率针对训练1.ab断电自感2.A2先亮A1后亮3A1A2马上熄灭A1滞后一段时间灭4。AC5.BC6.AD实力训练1.BD2.BCD3.BCD4.B5.BD6.AD7.B因为不知道线圈电阻与灯的电阻的大小关系，C不能确定D1是否更亮一下再熄灭8.D9.ACD10.abababba 4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案（人教版选修3-2） 4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案（人教版选修3-2） 1当线圈中的电流随时间改变时，由于电磁感应，在旁边导体中产生像水中旋涡样的感应电流，把这种感应电流叫涡流利用涡流的热效应可进行真空冶炼，利用它的磁效应可进行金属探
22、测2当导体在磁场中运动时，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼；当磁场相对导体转动时，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来，这种现象称为电磁驱动3下列做法中可能产生涡流的是()A把金属块放在匀强磁场中B让金属块在匀强磁场中匀速运动C让金属块在匀强磁场中做变速运动D把金属块放在改变的磁场中答案D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生改变而A、B、C中磁通量不改变，所以A、B、C错误；把金属块放在改变的磁场中时，穿过金属块的磁
23、通量发生了改变，有涡流产生，所以D项正确4磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是()A防止涡流而设计的B利用涡流而设计的C起电磁阻尼的作用D起电磁驱动的作用答案BC解析线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用图15如图1所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()A两环都向右运动B两环都向左运动C环1静止
24、，环2向右运动D两环都静止答案C解析条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止环2中磁通量改变依据楞次定律，为阻碍磁通量的改变，感应电流的效果使环2向右运动【概念规律练】学问点一涡流及其应用1如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温上升，则通入的电流与水温上升的是() 图2A恒定直流、小铁锅B恒定直流、玻璃杯C改变的电流、小铁锅D改变的电流、玻璃杯答案C解析通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入改变的电流，所产生的磁场发生改变，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡
25、流，电能转化为内能，使水温上升；涡流是由改变的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温点评涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必需是改变的，此题能说明电磁炉的原理2机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是()A人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流答案CD解析一般金属物品不肯定能被磁化，且地磁场很弱，即使
26、金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的改变可以被检测，故D项正确点评金属探测利用了涡流的磁效应学问点二电磁阻尼3有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动假如在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图3所示，铜盘就能在较短时间内停止转动，分析这个现象产生的缘由图3答案见解析解析铜盘转动时假如加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它的转动，故在较短
27、的时间内铜盘停止转动点评当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动，即安培力为电磁阻尼的阻力4.如图4所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摇摆；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摇摆较长的时间试定性分析其缘由图4答案见解析解析第一种状况下，阻尼摆进入有界磁场后，在金属薄片中会形成涡流，涡流使金属薄片受安培力的作用，阻碍其相对运动，所以会很快停下来；其次种状况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到安培力的阻碍会
28、比从前小得多，所以会摇摆较长的时间点评防止电磁阻尼的途径为阻挡或减弱涡流的产生学问点三电磁驱动5如图5所示，让一金属圆盘接近磁铁的两极，但不接触，使磁铁转动，圆盘也会跟着转动，这种现象称为“电磁驱动”，请你说明电磁驱动的原理图5答案见解析解析当蹄形磁铁转动时，圆盘上不同位置的磁通量发生改变，因而圆盘中会有涡流形成，该涡流的磁场阻碍磁通量的改变，使圆盘随着磁铁一起转动，但圆盘转动速度比磁铁慢点评电磁驱动的驱动力是涡流受到的安培力6位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图6所示，在此过程中()图6A磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动C小车
29、向右做加速运动D小车先加速后减速答案BC解析磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动同理，磁铁穿出时产生的相互作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项B是正确的而对于小车上螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且始终做加速运动，C项对点评发生电磁驱动现象时，磁场相对导体运动，在导体中产生感应电流，感应电流受到安培力作用而使导体运动起来【方法技巧练】涡流能量问题的处理技巧7弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来如图7所示，假如在磁铁下端
30、放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，说明这个现象，并说明此现象中能量转化的状况图7答案见解析解析当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁向线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力须要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来损失的机械能主要转化为电能再转化为内能方法总结此题中涡流损耗了机械能 5.1交变电流学案（人教版选修3-2） 5.1交变电流学案（人教版选修3-2） 1大小和方向都随时间做周期性改变的电流叫做_，方向不随时间改变的电流称为_，大小和方向都不随时间改变的电
31、流称为_2线圈在_磁场中绕_的轴匀速转动时，产生交变电流，此交变电流按正弦规律改变叫做_电流，其电动势的瞬时值表达式为e_，其中Em_.3下列各图中，哪些状况线圈中能产生沟通电()4下图所示的4种电流随时间改变的图中，属于交变电流的有()5矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是()A在中性面时，通过线圈的磁通量最大B在中性面时，感应电动势最大C穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的改变率也为零【概念规律练】学问点一交变电流的产生1如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个试验，正确的说法是()图1A线圈每转动一周，指针左右摇
32、摆两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量改变率为零2处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面对外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t改变的图线是()学问点二交变电流的改变规律3闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2V，则从中性面起先计时，所产生的沟通电动势的表达式为e_V，电动势的峰值为_V，从中性面起经1
33、48s，沟通电动势的大小为_V.4有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1，线框绕OO轴以10rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，垂直于线框平面对里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T问：图3(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间改变的表达式【方法技巧练】一、瞬时值、平均值的计算方法5矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为10r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈
34、平面与中性面夹角为3时，感应电动势为多少？ 6如图4所示，匝数为n，面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为，求线圈从图示位置转过180时间内的平均感应电动势图4 二、交变电流图象的应用7矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动线圈中的感应电动势e随时间t的改变如图5所示下面说法中正确的是()图5At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的肯定值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量改变率的肯定值最大D每当e变换方向时，通过线圈的磁通量肯定值都为最大8一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的改变图象如图6所示，则下列说法中，正确的
35、是()图6At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的改变率最大Ct0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势Dt0.03s时刻，线圈中有最大感应电流参考答案课前预习练1交变电流直流恒定电流2匀强垂直于磁感线正弦式交变EmsintnBS3BCDA中线圈中的磁通量始终是零，故无感应电流产生；B、C、D中都是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，故能产生沟通电，则B、C、D正确4CD恒定电流是强弱和方向都不随时间变更，交变电流是强弱和方向都随时间变更，正弦式交变电流是按正弦规律改变的交变电流，图象中数值的正、负表示电流方向A选项中电流数值总为正，表示电流方向不变，是
36、恒定电流B选项中图象虽为正弦，但由于电流总是正值，表示电流方向不变，电流大小随时间改变，也是恒定电流C、D选项中电流强度和方向都随时间做周期性改变，是交变电流因此，是交变电流的只有C和D，是正弦式交变电流的只有D.5A中性面和磁场垂直，磁通量最大，磁通量的改变率为零课堂探究练1C线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性改变的交变电流，线圈经过中性面时电流变更方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向变更两次，指针左右摇摆一次，故A错；线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为ab，故C对；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动
37、势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的改变率最大，B、D错误。点评线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面线圈平面经过中性面时，电流方向就发生变更线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向变更两次线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的改变率为零(即各边都不切割)，所以感应电动势为零2C线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律改变的沟通电对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面对纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则推断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同所以C对点评
38、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律改变的沟通电其中“线圈”无特别要求，即矩形线圈、圆形线圈等其他形态都可，“绕某一轴匀速转动”，只要求此轴垂直于磁场方向，没有其他限制条件32sin8t21解析当线圈平面与磁场平行时(S/B)，感应电动势最大，即Em2V，2n2240608rad/s，则从中性面起先计时，瞬时值表达式：eEmsint2sin8tV，当t148s时，e2sin(8148)V1V.点评当闭合线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面起先计时时产生正弦式沟通电电动势的表达式eEmsint，Em为最大值即当线圈平面与磁场方向平行时的瞬时值，为转动角速度4(1
39、)6.28V6.28A(2)5.44V(3)e6.28sin10tV解析(1)交变电流电动势最大值为EmnBS100.50.2210V6.28V，电流的最大值为ImEm/R6.281A6.28A.(2)线框转过60时，感应电动势eEmsin605.44V.(3)由于线框转动是从中性面起先计时的，所以瞬时值表达式为eEmsint6.28sin10tV.点评电动势最大值EmnBS.当计时起点为中性面位置时表达式为eEmsint当计时起点为线圈平面与磁场方向平行时，表达式为eEmcost.51V32V解析由题意知：m0.03Wb2n210160rad/s13rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电
40、动势最大，故EmNBSNm1000.0313V1V瞬时值表达式eEmsintsint3V当t3时，esin3V32V.方法总结要记住两个特别位置感应电动势的瞬时值，即中性面位置e0；线圈平面与磁感线平行的位置eEmnBS.确定线圈从哪个位置起先计时的，从而确定电动势的瞬时值表达式是正弦形式还是余弦形式6.2nBS解析由楞次定律可推断线圈从图示位置转过180时间内，线圈中的平均感应电动势E0.磁通量是没有方向的标量，但却有正负假如我们规定磁感线从线圈的一侧穿入另一侧，穿出磁通量为正，那么从另一侧穿入这一侧穿出时，磁通量就为负了设线圈转过180时，穿过它的磁通量BS，那么图示位置时穿过它的磁通量B
41、S.由法拉第电磁感应定律得：Entn12TnBSBS1222nBS.方法总结平均感应电动势不等于始、末两瞬时电动势值的平均值，必需用法拉第电磁感应定律计算即Ent.7Dt1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的改变率为零，A、C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂面位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的肯定值最大，e变换方向，所以D正确方法总结当感应电动势最大时，磁通量的改变率最大，磁通量却最小8ABCD由题意可知msint时，其感应电动势应为eEmcost，当t0时，0，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈平面的磁通量的改变率最大，线圈中有最大的感应电动势和感应电流，此类时刻还有0.01s，0.02s，0.03s，所以答案为A、B、C、D.方法总结由Et可知，交变电流的电动势随线圈的磁通量的改变而改变，即由的改变可推知感应电动势的改变规律(当msint时eEmcost，当mcost时，eEmsint) 第22页 共22页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页