1、第三章 电磁感应本 章 知 识 概 述 本章在初中学过的电磁感应现象和前面学过的电场、磁场知识的基础上，讲述电磁感应现象及其基本规律，介绍电磁感应现象在日常生活和生产实际中的应用.了解发电机、变压器的工作原理，了解电能的产生、输送过程，及其在实际中的应用和对社会发展所起的巨大作用. 认识到电磁感应定律的发现，其有理论与实践意义.它不仅促进了物理学理论的发展，而且法拉第等科学家在探索自然规律过程中所表现出的科学态度与科学精神，且有重要的启迪和教育作用第一节 电磁感应现象盒式录音机 录音时，声音通过话筒转化为电信号，放大后再进入录音磁头，录音磁头把电信号转化为磁信号，并把磁信号记录在走动的磁带上，
2、可见，录音是把声音转化为电信号，再转化为磁信号的过程.放音时，录有磁信号的磁带走动，不断在放音磁头上感应出微弱的电信号，经放音放大器放大 后，电信号就具有了足够的功率，然后去推动喇叭发出声音.可见，放音是磁转化为电，再转化为声的过程. 如果要清除磁带上的磁信号，就需要抹音.这时，让抹音磁头与走动的磁带接触，使来自超音频振荡器的超音频电信号进入抹音磁头，打乱磁带上原有的磁信号，这就是抹音.要点1 关于电磁感应现象的理解1电磁感应现象的实质 电磁感应现象较严格的说法是：通过闭合回路的磁通量发生变化时，在闭合回路中产生感应电动势的现象.在中学物理中，为了使学生容易接受，把回路改成电路，把感应电动势改
3、为感应电流.事实上，在磁通量变化而电路断开时，电路中有感应电动势而无感应电流.电磁感应现象，更重要的是看感应电动势的有无. 2.产生电磁感应现象的常见类型(1)导线ab切割磁感线时，闭合回路中产生电流，如下图甲所示.(2)磁铁插入或拉出线圈时，闭合回路中产生电流，如上图乙所示.(3)当电键S闭合或断开时，回路B中产生电流；滑动变阻器的滑片向上或向下滑动时，回路B中产生电流，如上图丙所示.例1 如右图所示，两个圆环A、B同心放置，且半径RARB,一条形磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直，则A、B两环的磁通量哪个大？【解析】由于磁感线是闭合曲线，它在磁体内部是从S极到N极，在外部是从N极到S极
4、，从图中清楚地看到穿过SA、SB的磁感线有磁体内部的全部磁感线（由S指向N）和磁铁外部的磁感线（由N指向S）两者方向相反，因此，穿过圆环的磁通量是两者抵消后的净磁通量，其磁感线方向由S指向N.设在磁体内部的磁感线条数为,方向向上为正；磁铁外部空间穿过A、B两圆环的磁感线条数分别为1和2，且12,方向向下，磁通量为负.因为A=-1，B=-2，所以AU2，P1P2B.P 1 P2, U1 U2C.U1U2，P1P2D.P1=P2，U1U2第五节 高压输电 高压线上的鸟儿为何不怕“电” 原来，鸟儿的两只爪子是立在同一根导线上，输送220 kV高压的LGJ型钢芯铝绞线，其横截面积是95 mm2，容许通
5、过电流为325 A.如果小鸟两爪间距离是5 cm，这段5 cm长的导线电阻只有1.6310 -6，其两端电压不会超过5.310-3V.如果鸟儿身体的电阻是10000 ，那么通过鸟儿身体的电流仅0.53 mA.电流很弱，因而鸟儿不会触电.（如图所示） 但是,如果鸟儿站在导线上,企图用嘴去啄输电铁塔,那就要大祸临头了,因为导线与铁塔之间的电压很高,因此不等鸟儿接触接塔,高压电弧就会把它烧焦,同时还会因短路造成停电事故.要点. 减少输电线上功率损失的方法1.减小输电线的电阻R(1)减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R.(2)减小电阻率:目前一般用电阻率较小的铜或铝导
6、线材料.(3)增大导线的横截面积S，这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大困难.2.减小输电电流I (1)减小输送功率P：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失. (2)提高输电电压U:在输送功率P一定,输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍.例题. 远距离输送交变电流都采用高压输电,我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电,采用高压输电的优点是（ ）A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快
7、输电的速度【解析】由P=IU得I=P/U,输送的电功率P一定,采用高压输电,U大则I小,输电线中的电流就小,由P线=I2r，在要求输电线损耗一定的情况下，就可选电阻率略大一点的材料做导线.若输电线确定,则可以减少输电线上的能量损失,故A,C选项正确.交变电流的频率是固定的,不需调节.输电的速度就是电磁波的传播速度,是一定的.故B,D选项不正确.【答案】AC变式迁移远距离输电时,在输送电功率不变的条件下（）A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率B.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流第六节 自感现象
8、涡流亨利 1797年12月17日生于美国纽约州奥尔贝尼市.1822年毕业于奥尔贝尼学院， 1826年被聘为奥尔贝尼学院物理学教授，1867年任美国科学院第一任院长. 1829年，亨利改进电磁铁，他用绝缘导线密绕在铁芯上，制成了能提起近一吨重物的强电磁铁.同年，亨利在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响时，发现了电流的自感现象：断开通有电流的长导线可以产生明亮的火花.1832年，他在发表的论文中宣布发现了自感现象.1835年1月，亨利向美国哲学会介绍了他的研究结果，他用14个实验定性地确定了各种形状导体的电感的相对大小.他还发现了变压器工作的基本定律.1830年8月，亨利在实验中已经观
9、察到了电磁感应现象，这比法拉第发现电磁感应现象早一年.但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁，没有及时发表这一实验成果，失去了发明权.亨利的电磁铁为电报机的发明作出了贡献，实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器. 亨利一生有许多创造发明，但他从不拿去申请专利，总是无偿地向社会公布.1878年5月13日亨利在华盛顿去世.要点1 通电自感与断电自感的比较例1.如下图所示，A1与A2是完全相同的灯、泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是( )A.合上开关接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B.合上开关接通电路时，A1与A2始终一样亮C.断开开关切断电路时，A2立即熄灭，
10、A1过一会儿才熄灭D.断开开关切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭【解析】闭合开关时，A2灯立即就有电流流过，而由于线圈L中产生自感电动势会阻碍A1灯中电流的增大，所以灯A2先亮，A1后亮，故选项A正确. 断开开关时，虽然电源电路不通了，但由于线圈L中又产生自感电动势，线圈L与A1、A2灯构成闭合电路，线圈L对A1、A2供电，使L、A1、A2回路中有电流流过且逐渐减小，从而导致A1、A2灯都要过一会儿才熄灭，故选项D正确。【答案】AD变式迁移1.如右图所示电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡EL的电流为i2，且i1i2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的
11、图象是下列图中的 ( )要点2. 涡流1.涡流：把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，故叫涡电流，简称涡流.涡流常常很强.2.涡流的减少：在各种电机和变压器中，为了减少涡流的损失，在电机和变压器上通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯.3.涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉就是利用强大的涡流使金属尽快熔化.电学测量仪表的指针快速停止摆动也是利用铝框在磁场中转动产生的涡流.例2.下列应用中哪些与涡流有关( )A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用电度表D.闭合线圈在磁场中转动切割磁感线产生的电流【解析】
12、真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是电磁式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；家用电表（转盘式）的转盘中有涡流产生；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流,D错误.【答案】ABC变式迁移2.如下图所示，把蹄形磁铁的两极靠近一个金属圆盘（不接触），当磁铁轴转动时，圆盘会转动吗？说明理由.第七节 课题研究：电在我家中 使用交流电器时，触到外壳为什么会有轻微的麻刺感 在使用交流电器时，即使电器不漏电，碰触到外壳有时也会感到轻微的麻刺感.如果用验电笔去试一下，还会看见氖管发光.如何解释这种现象呢？ 出现上述现象的根本原因在于，交流电能通过电容器.在有变压器或电
13、动机的电器里，线圈总是绕在铁芯上，线圈与铁芯彼此绝缘但相距很近.线圈与外壳间有一定的电容.当电器的线圈中通过交流电时，在交变电场的作用下，电容器不断地充电放电，电器外壳上就会不断地感应 出电荷来，于是，外壳对地就有一定的电压.当人体直接接触到外壳，电器外壳与地之间就形成电流通路，于是就有电流流过人的身体，就有可能感到轻微的麻刺感；用验电笔去试一下，会看到氖管发光. 当电器内阻抗一定时，由外壳上感应出的电荷所产生的对地电压，跟外壳和地之间的通路电阻有关.这个电阻大，其上的电压就大；电阻小，其上的电压就小.如果电器外壳与地间的通路电阻不变，改变电器内部的结构或变化一下电源的接线，外壳对地的电压也会
14、变化. 使用电热毯时，人躺在上面，人就相当于这个电器的外壳，电热丝与人体之间也有一定的电容.当另一个人用验电笔去接触躺着的人，氖管也会发光.如果人仰面躺在电热毯上，人对地的电压约有100 V，但腹部与背部之间的电压不超过10V，所以没有危险. 对于功率较大，内部阻抗较小的电器，人接触它的外壳时，那种不舒服的麻刺感可能明显点.为此，最好使电器外壳直接接地，这样可以消除外壳对地的电压，并且即使发生电器漏电事故，也能确保人身的安全.要点. 家用电器及其基本常识1.家用电器及分类(1）电池供电与电网供电手机、相机、手电筒、电动自行车是电池供电，大多数其他家用电器是电网供电且多数用电器的额定电压为220
15、 V.(2)家用电器可分为靠电热工作、靠电动机工作、靠显像管工作、靠电磁信号工作等不同种类.靠电流的热效应工作的有：电熨斗、电饭锅、电磁炉、电热水器、电灯、电热毯等.靠电机驱动工作的有：电动自行车、电风扇、洗衣机、收录机等.靠显像管工作的有：电视机、录像机等.靠电磁信号工作的有:电视机、收音机、网上电脑、微波炉、手机等. 2.家用电器的基本元件电阻、电感、电容是家用电器中常见的元件.(1)电阻可以允许交、直流电通过，电流通过电阻时会发热.电流越大，电阻值越大，时间越长，发热越多.(2)电感对交变电流的阻碍作用，用感抗表示，线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流阻碍作用越大，感抗
16、越大. (3)电容对交变电流的阻碍称容抗.电容器的电容越大，交流频率越高，电容器对交流的阻碍作用越小，容抗越小.直流电不能通过电容器，即电容器“通交流，隔直流”.3.家庭电路在下图所示家庭电路中，漏电保护开关可以保障用电者的人身安全，大功率家电需要用专线供电，家庭耗电荷量由电能表测量.电流I/mA电流对人体的作用特征交流f/5060Hz恒定直流ZB0.61.5开始有感觉，手轻微颤抖没有感觉23手指强烈颤抖没有感觉57手部痉挛有痒和热的感觉BHDG4810手剧痛，勉强可以摆脱带电体热的感觉增强5.家庭安全用电必须注意的几点（1)高度重视，谨防触电。接触、搬运电器时头脑中要时刻想到避免触电，不能大
17、意.要定期检查用电器的插头.大功率用电器的插头（如电饭锅插头）极易因过热而损坏，更要注意。（2)避免短路 短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾酿成大祸.从插座拔出插头时要手握插头，切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路.(3)电器金属外壳应该接地线 容易潮湿的电器如洗衣机、洗碗机等更要接地.(4)不要在同一插座上同时使用几个大功率的用电器在同一插座上用电器的总功率过高时，流过插座的电流太大，容易引起火灾. (5)不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等电热器.6.节电的方法(1)养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使用的用电器.(2)购买和使用用
18、电器时，要根据实际需要，不要大马拉小车造成浪费.(3)用电器要确保使用状态良好，有故障和老化的电器也会造成用电浪费.例题. 为了在家庭电路中安全地使用家电应该考虑哪些因素？变式迁移某人安装完照明电路后，接通电源之前，把一个额定电压为220V的灯泡作为检验灯泡，连接在原来保险丝的位置，同时将电路中所有开关都断开.用这种方法可以检查电路中是否有短路等故障，正确的电路连接方式如右图所示.在接通电源后，下列说法正确的是( )A.若检验灯泡正常发光，表明检验灯泡后段的火线和零线之间出现了短路现象B.若检验灯泡不亮，但将某一个用电器的开关闭合后检验灯泡正常发光，表明这个开关的两端直接连到了火线和零线上C.若检验灯泡不亮，但将某一个电灯的开关闭合后，这个电灯和检验灯泡都发光，只是亮度不够这表明电路中出现了短路现象D.若无论将电路中用电器的开关断开还是闭合，检验灯泡均不亮，这表明电路中可能出现了断路现象
