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1、电磁感应、交变电流,第四章 电磁感应1 划时代的发现 2 探究电磁感应的产生条件3 楞次定律4 法拉第电磁感应定律5 电磁感应规律的应用6 互感和自感7 涡流 电磁阻尼和电磁驱动,第十六章电磁感应 一、电磁感应现象 二、法拉第电磁感应定律 三、楞次定律 四、椤次定律的应用 五、自感现象 六、日光灯原理*七、涡流,一、新旧教材内容对比,二、课程标准和原教学大纲的对比,内容标准1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神2.通过实验，理解感应电流产生的条件。举列说明电磁感应在生活和生产中的应用。3.通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。4通过实验，了
2、解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。活动建议从因特网、科技书刊上查阅资料，了解电磁感应在生活中和生产中的应用，例如磁卡阅读器、录音机、录像机的原理等。,新教科书重视“过程”目标的落实，重视“情感”目标的体现，重视联系学生生活、社会实践和现代科技。在新教科书的基础上教师进一步创造，在课堂教学中体现新的课程理念，这是实施新课程要解决的最大问题。,新课标中重视实验、体现科学探究精神,三、电磁感应08年考纲要求,与以前考纲比较,本章以电场、磁场、电路等知识为基础，综合力与运动、能量等力学知识，是高中物理综合程度相当高的章节。在高考中经常考查感应电流的产生条件、方向判断
3、，感应电流大小的计算等，能利用图象处理相关的电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中相应的物理量的变化规律，在计算题中常考查电磁感应和电路知识的综合、电磁感应和力的综合、电磁感应和能量的综合等。所以，基础年级应夯实基础知识，为培养学生综合分析能力打好基础。,（1）产生电磁感应现象的条件（2）感应电动势的大小计算法拉第电磁感应定律（3）感应电流的方向判断方法楞次定律。,四、本章重点要解决的问题是：,难点：楞次定律,五、每节的变化和教学建议,第1节 划时代的发现,这一节是新加的内容，过去往往把这样的教学内容当作阅读材料处理，是对过程与方法、情感态度价值观的忽视。把电生磁、磁生电的过程展示给学生，一方
4、面它能激发学生的学习兴趣，引起学生的思考，进一步体会物理学中的对称思想和统一思想，另一方面象P2页“机遇总是青睐那些有准备的头脑”。P3页“寻找10年之久的”磁生电”的效应终于被发现了。成功属于坚持不懈的有心人”！是对学生情感态度价值观很好的教育，把“科学足迹”这个内容融入进去让学生不但学会求知，还要注重品格修养。,第2节 探究电磁感应的产生条件,这一节是后面探究电磁感应定律和楞次定律的基础，要充分体现出探究学习方式。可利用麦克风、感应手电筒、磁卡等等一切学生感兴趣的日常电磁感应现象激发学生求知欲。利用初中学生学过的闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，产生感应电流，引入电磁感应现象、感应电流。
5、如何利用磁场产生感应电流是本节课要解决的问题。教师可引导学生，利用什么产生磁场，磁场怎样可变，要有电流，回路需怎样，要检验有无电流可用什么仪器等等，引导学生设计出书上的两个实验电路。,给学生足够的时间，让他们自己操作，总结。,利用实验给的仪器，怎样可产生感应电流？,闭合电路磁通量变化,磁通量怎样就变化了启发学生，再探究，再实验验证,在操作中，不断总结，在总结中，反思、验证，培养学生开拓创新和探究能力。,“做一做”摇绳能发电吗？让学生感知地磁场的存在，同时加强物理与生活的联系，提高学生学习物理的兴趣。一定要指导学生去做一做，引发他们进一步思考。,巩固练习,1.如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁
6、场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列做法中可行的是（）A、以ab为轴转动B、以bd边为轴转动（转动的角度小于60）C以bd边为轴转动90后，增大磁感强度D、以ac为轴转动（转动的角度小于60）,AD,1我国已经制定了登月计划。假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是 A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D
7、将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场,C,3.（2005年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针和右偏转。由此可以判断BA.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B.线圈A中铁芯和上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转,C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈A、线圈B的绕
8、线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向,第3节 楞次定律,楞次定律的教学要突出学生主动探究，由于教材很详细可引导学生去探究，并尝试用自己的语言来表述感应电流方向的规律。,实验操作过程一定要学生认真填写表格！培养学生实事求是的科学探究精神。,凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少,引导学生表述,进一步总结出楞次定律,楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。,增反减同,感应电流的磁场和引起磁通量变化的原磁场的关系,本章的教学重点，难点，高中物
9、理的难点，只有学生真正理解，才能灵活应用。,可引导学生总结判断步骤，分步进行(1)明确原磁场的方向(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少(3)根据楞次定律（增反减同），判定感应电流的磁场方向(4)利用安培定则判定感应电流的方向,增加,减小,【例】如图所示，平行的长直导线P、Q中通过同方向、同强度的电流，矩形导线框abcd与P、Q处在同一平面中，从图示中的位置I向右匀速运动到位置，关于在这一过程中线框中的电流方向，正确的结论是（）A沿abcda方向不变 B沿adcba方向不变 C由沿abcda方向变为沿adcba方向 D由沿adcba方向变为沿abcda方向,【例】一平面线圈用细杆悬于P点
10、，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为 位置 位置A逆时针方向 逆时针方向B逆时针方向 顺时针方向C顺时针方向 顺时针方向D顺时针方向 逆时针方向,进一步正确理解楞次定律：“阻碍”不是阻止，阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用)（实际上磁通量还是增加）；磁通量减少时，阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用)（实际上磁通量还是减小）。,练习:如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当
11、滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将（）A保持静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向,感应电流的磁场阻碍导体间的相对运动,来拒去留,遵循能量守恒定律,感应电流的磁场对导体的作用如何,【例】如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M、N，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（）AP、Q将互相靠拢 BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g,感应电流的磁场使线圈面积有扩大或缩小的趋势；(增缩减扩),进一步理解楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为，感应电流的效果总是要阻
12、碍产生感应电流的原因。,右手定则,应用时要特别注意四指指向是电源内部电流的方向因而也是电势升高的方向。,伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直(或斜着)穿过掌心，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向.,闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判定,楞次定律,第4节 法拉第电磁感应定律,这一节是本章的重点，可根据演示实验定性得出，向线圈中插入磁铁时，插入的越快，磁场越强，感应电流越大。直接指出法拉第等多人工作的结果，电动势跟穿过回路的磁通变化率成正比。,学习法拉第电磁感应规律前：须正确理解“磁通量”,1.磁通
13、量=BS，单位：1Wb=1Tm2=1V s2.磁通量是标量，但有正负，有抵消问题。3.磁通量的变化量：=BS=S B=B2 S2 B1 S14.磁通量的变化率：,（S有磁场穿过的垂直磁场的有效面积）,1.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。,注意平均电动势、瞬时电动势的计算方法,感应电动势大小,2.公式,B不变：,S不变：,例.如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈之中平均电流之比？,例.A、B两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径r
14、A=2rB，内有如图所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中的感应电动势之比AB=，产生的感应电流之比 IAIB。,例.漆包线是在粗细均匀的细铜丝表面浸绝缘漆制成的导线。取一段漆包线绕制成一个n匝半径为R的平面线圈，并将线圈的两端连在一起成闭合线圈，将这个线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图所示。磁场的磁感应强度随时间均匀变化，这时线圈中的电流设为I。为了使线圈中的电流减半，下列措施可行的是 A.使线圈绕其直径从图示位置转过30角B.线圈绕其直径从图示位置转过60角C.保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为2R的线圈D.保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为R2的线圈,
15、说明：上述推导需条件：磁感应强度B、导线切割速度v与长度L三者互相垂直，,根据法拉第电磁感应定律,4.导体切割磁感线,例.如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接电阻为R，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是（）ABdv/（Rsin）BBdv/R CBdvsin/R DBdvcos/R,例.如图所示，有一夹角为的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab垂直ce，从顶角c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架
16、的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？,导体切割磁感线产生的感应电动势：,不做重点要求,例6.如图所示,竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平速度vo抛出,设整个过程中,棒的取向不变,且不计空气阻力,则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法判断,C,5.导体棒在磁场转动切割,P16页“思考和讨论”中通过电动机转动引出了反电动势的概念，同时又涉及到了非纯电阻用电器这样一个实际问题，引导学生理论联系实际解决实际问题。“说一说”观察电动机启动过程中电流的变化”可让学生在课下去探讨，同学之间交流，并尝试解决。便于学生
17、对电功、电热的概念又进一步的理解。,第5节 电磁感应规律的应用,本节内容与旧教材不同之处是根据磁通量变化的原因不同将原来的感应电动势分为感生电动势和动生电动势。教学时要引导学生利用类比的方法得出感生电动势。对动生电动势教学中要充分发挥“思考与讨论”的作用，引导学生层层深入并结合洛仑兹力推导出动生电动势的表达式。引导学生从能量转化的角度分析问题，解决问题。,第6节 互感和自感,这一节是电磁感应现象在技术中的应用。教学中可让学生列举生活中利用互感的实例。对自感现象一定要做好演示实验让学生形成感性认识，然后引导学生分析引出自感现象和自感电动势，有条件的学校还可用电流传感器来演示，教学还要密切联联系学
18、生的生活实际。,断电自感，可让多名学生手拉手，接在线圈两端，来感受电击感，从而得到震撼！,“互感和自感”一节后面的“问题与练习”介绍了一个现象：用欧姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生电击的感觉，可让学生认真分析，其机理与线圈断电时能使小灯泡闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系数较大时现象比较明显。,1.自感现象是指导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成正比.,公式：E=LI/t,2.自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化(同样遵循楞次定律).当原来电流在增大时，自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时，
19、自感电动势与原来电流方向相同，另外，“阻碍”并非“阻止”，电流还是在变化的.,3.自感系数,(1)自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。其数值与导体中是否有电流，电流的大小，电流是否发生变化均没有关系。,(2)线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关。,(3)自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。,4.自感线圈在电路中的作用：,即通过自感线圈中的电流不能突变，由于自感线圈对电流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间：刚闭合电路时，线圈这一支路相当于开路即此时I=0；电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电
20、阻；电路刚断开时，线圈相当于一个电源，该电源会重新建立一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致.,【例】如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（）A合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭D断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭,练习：如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键K原来打开着，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此时自感电动势（）A有阻碍电流的作用
21、，最后电流由I0减小到零B有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到2I0,第7节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动,涡流是一种特殊的电磁感应现象，在实际生活中有许多应用涡流有热效应、机械效应、磁效应等。教学中，一定要通过演示实验，结合“思考与讨论”“做一做”引导学生弄清涡流的应用和有害的影响。,电磁炉、安检门、变压器等与学生的生活联系密切，可让学生根据自己所了解的实际生活中的例子进一步探讨涡流问题。,通过演示实验，观察电磁阻尼和电磁驱动现象，再加以理论分析，进一步理解楞次定律，阻碍相对运动。,例.如图所示，蹄形磁铁的
22、N、S极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕轴转动，若磁铁按图示方向绕OO轴转动，线圈的运动情况是：（）A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C.线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致D.线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于磁铁的转速,六、电磁感应中几个重要问题：1.产生感应电流的条件2.感应电动势的大小3.感因电流的方向判断4.感应电量的计算5.电磁感应和电路的综合应用6.电磁感应的动力学问题7.电磁感应的能量问题8.电磁感应的图像问题,（一）感应电量的计算,设在时间 t内通过导线截面的电量为q，则根据电流定
23、义式 及法拉第电磁感应定律 E=n/t，得：,如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1），则：,上式中n为线圈的匝数，为磁通量的变化量，R为闭合电路的总电阻。,注意：与发生磁通量变化的时间无关。,例.有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t2t1时间内通过金属环某一截面的电荷量为_C,例.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为n，面积为s，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻
24、转180，冲击电流计测出通过线圈的电量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）AqR/SBqR/ns CqR/2nSDqR/2S,例.（2006全国理综卷）如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；再以速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；最后以速率2v移动d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和
25、Q4，则（）,AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4,（二）电磁感应与电路规律的综合应用,1、确定电源:产生感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律确定其电动势的大小，利用楞次定律确定其正负极.2、分析电路结构,画等效电路图.3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律，串并联规律等.注意：路端电压、内压,例.用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b,它们的半径之比ra:rb2:1,连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计且靠的很近,均匀变化的磁场具有理想的边界（边界宽于圆环直径）如图所示,磁感应强度以恒定的变化
26、率变化.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下,直导线中上下A、B两点电势差之比U1/U2为.,例.如图所示，水平面上平行放置的光滑金属导轨相距L=0.2 m，导轨置于磁感应强度B=0.5 T、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中导轨左端接阻值为R1.5 的电阻，导轨电阻可忽略今把电阻为r0.5 的导体棒ab放在导轨上，棒与导轨垂直，接触良好若导体棒以=10ms的速度匀速向右运动，求：(1)导体棒中感应电动势的大小及通过ab棒的电流方向(2)导体棒两端的电势差(3)维持导体棒做匀速运动，所施加的向右的水平外力的大小,1v 0.5A 由a到b 0.75V 0.05N,例.半径为a的圆形区域内有
27、均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO 的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O 以OO 为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t=4/（T/s），求L1的功率。,（三）电磁感应中的动力学问题,电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的
28、作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。,解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来应用。,由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关，所以对磁场中运动导体进行动态分析十分必要。,例.如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，（k0）
29、那么在t为多大时，金属棒开始移动？,例.竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试分析ab下滑过程中的运动情况并求运动的最大速度（其余导体部分的电阻都忽略不计）,基本思路是:,（四）电磁感应中的能量问题,例.如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可
30、不计。用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于AF的功率B安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率DiE,例.竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试分析ab下滑过程中能量的转化情况，并确定能表征其最终能量转化快慢的物理量的值,（1）加速度减小的加速运动,重力势能,动能和电能,电能,内能,（2）匀速运动,重力势能,电能,内能,克服安培力做功其它形式能转化为电能,安培力做正功将电能转化为其它形式的能;,例.如图（
31、1）所示，电阻为R的矩形导线框abcd，边长ab=L，ad=h，质量为m，从某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，线圈cd边刚进入磁场就恰好开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全过程，线框中产生的焦耳热是多少？安培力做功为多少？（不考虑空气阻力）,电磁感应的图象问题是高考中的热点问题，它要求考生做到三会：会识图认识图象，理解图象的物理意义；会作图依据物理现象、物理过程、物理规律画出相应的图象；会用图能用图象分析、描述电磁感应过程，用图象法解决问题。,电磁感应的图象主要涉及磁感强度B、磁通量、感应电动势e和感应电流i随时间t变化的图象，即B-t图像、-t图象
32、、e-t图象、i-t图象等。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势和感应电流i随位移变化的图象，即e-x图象、i-x图象等。,在研究这些图象时，主要弄清坐标轴表示的物理量、截距、斜率等的物理意义，要注意相关规律的应用，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等，有时还需要应用力学规律来分析加速度、速度等。,（五）电磁感应中的图像问题,例.（1998年全国高考试题）如图91所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向。一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。
33、取它刚进入磁场的时刻t=0，在图92所示的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是（）,例.图中A是一边长为l的方形线框,电阻为R。今维持线框以恒定的速度沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场B区域。若以x轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图中的图()。,图1,注意题中规定的力的正方向。,例.如图甲所示，一个闭合矩形金属线圈abcd从一定高度释放，且在下落过程中线圈平面始终在竖直平面上。在它进入一个有直线边界的足够大的匀强磁场的过程中，取线圈dc边刚进磁场时t0，则描述其运动情况的图线可能是图乙中的,例.（2003年广东卷）在
34、图1所示区域（图中直角坐标系Oxy的1、3象限）内有匀强磁场，磁感强度方向垂直于图面向里，大小为B、半径为l、圆心角为60的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。（1）求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f。（2）在图2上画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图像（规定与图1中线框的位置相应的时刻为t0）,交流电,新第五章 交变电流1 交变电流 2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电路的影响4 变压器5 电能的输送,原第十七章交变电流一、交变电流的产生和变化规律二、表征交变电流的物理量三、电感和电容对交变电流的影响四、变压器
35、五、电能的输送六、三相交变电流,一、新旧教材内容比较,二、课程标准和原教学大纲的对比,内容标准1.知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流。2.通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用。3.通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。4.了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电使应用高电压的道理.活动建议活动建议1.参观当地的小型电厂，了解发电过程。调查发电机的容量、居民用电和工业用电情况。撰写调查报告。2.观察变电站和高压输电线路。,三、交流电考纲要求,与以前考纲要求对比：,四、高考中地位,本章内容实际上是电磁感应现象研究的继续和其规律的具体应用。从交变电流的产生，交变电动
36、势最大值的计算，到变压器的工作原理和远距离输电都和楞次定律与法拉第电磁感应定律有密切的联系。因此在学习本章时，既要注意本章知识所具有的新特点（如周期性、最大值和有效值等），还要时时注意知识与电磁感应规律的联系。,近几年高考对本章内容的考察，既有对本章的知识单独考察，命题频率较高的考点有交变电流的变化规律（包括图像）、有效值、变压器的电压比、电流比、远距离输电；也有把本章知识和力学等内容相联系的综合考察，特别是带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动问题，是近几年高考的一个热点。,五、教学思考,第1节 交变电流,这节内容与原来的教材相比几乎没有什么变化。可以问题的方式引导学生用前面学过的知识，
37、自己得出交变电流的变化规律。,第2节 描述交变电流的物理量,有效值是难点问题：紧紧抓住热效应。,重点掌握正弦交流电的峰值、有效值的关系。,对交流电：不特别说明的都指有效值,A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin(25t)VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 D若将该交流电压加在阻值R100 的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W,例.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（BD）,例(2005年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合)将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n
38、，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 B(2l2nB)2/P2(l2nB)2/P(l2nB)2/2P(l2nB)2/P,第4节 变压器,变压器一节是本章的重点，这节与以往不同的是增加了探究性实验。教学中要突出通过探究得出结论。对变压器的工作原理，要引导学生在电磁感应的基础上理解什么是互感？为什么原、副线圈之间没有载流导线的连接，副线圈中还可以输出电流？使学生再次体会交流电与直流电的区别和交流电的优点。由于变压器在实际生活和生产中有广泛的应用，因此要尽可能多的联系实际，出示实物或挂图，还可以利用多媒体辅
39、助展示相关的视频资料。,“科学漫步”中的互感器，可进一步加强学生对变压器的理解。,变压器远距离输电,1理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原副线圈内阻上的分压，忽略原副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗2理想变压器的构造作用原理：构造：两组线圈（原副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器作用：在输送电能的过程中改变电压 原理：利用了电磁感应现象（互感）3变压器基本关系：变压器原副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=理想变压器的输入输出功率为P入=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+由I=P/U知，对只
40、有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1；当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+,4（变压器动态问题）制约思路：电压制约：当变压器原副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”电流制约：当变压器原副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”负载制约：变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；总功率P总=P线+P2,抓住理想
41、变压器：（1）输入功率与输出功率相等，输出功率改变时输入功率一定改变（2）电压比等于线圈匝数比,例.如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1=220 sin100t（V），则A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VB当t=1/600s时，cd间的电压瞬时值为110VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小,D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小,A副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mAB副
42、线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mACI1I2,例.广东卷图5是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比，加在原线圈的电压为（V），霓虹灯正常工作的电阻R=440k，I1、I2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是（BD）,第5节 电能的输送,利用“思考与讨论”，通过问题引发学生的思考，使学生认识到电能在输送过程中存在能量损失。如何降低能耗？学生已经拥有电路的基本知识，让学生寻找解决问题的办法。提高学生学习的积极性和解决实际问题的能力。,注意：求电能损失的方法。电压、电流的对应性,电能的输送问题是与生产生活密切相关的问题，掌握要抓住“输送功率一定”这一前提，画出输电电路图，根据该电路图处理问题是解决电能输送问题的基础。,例.发电站发电机端电压u1000sin314t V，输出功率5000kW，远距离输电线总电阻为20，如果要求输电线上功率损耗不超过总功率的4%，则（1）所用升压变压器的原副线圈匝数比多大?（2）用户区使用的降压变压器匝数比为200：1，输出电压为多大？对负载电阻为10的用电器供电，最多可接这样的用电器多少个?,谢 谢 大 家！,欢迎批评指正,
