2018版 第2章 第2节 电磁感应定律的建立 第3节 电磁感应现象的应用

第二节电磁感应定律的建立第三节电磁感应现象的应用学习目标知识脉络1.了解探究感应电动势大小与磁

通量变化的关系．2．知道法拉第电磁感应定律的

内容．(重点)3．知道理想变压器的原理．(重

点、难点)4．了解汽车防抱死制动系统.

电磁感应定律的建立[先填空]1．探究感应电动势与磁通量变化的关系(1)当磁通量变化过程所用时间相同时，磁通量变化量越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大．(2)当磁通量变化量相同时，磁通量变化过程所用时间越短，感应电流就越

大，表明感应电动势越大．(3)感应电动势的大小随磁通量变化快慢的增大而增大．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：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．(2)表达式：E＝nΔΦΔt，其中n是线圈匝数，ΔΦΔt是磁通量变化率．

[再判断]1．决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量．(×)2．闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定．(√)

3．由E＝nΔΦΔt可知，E与ΔΦ成正比．(×)

[后思考]磁通量变化大，感应电动势一定大吗？【提示】不一定．感应电动势大小与磁通量变化率有关，而与磁通量变化量无直接关系．

1．如何区分磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率

ΔΦ

Δt(1)Φ是状态量，是在某时刻(某位置)穿过闭合回路的磁感线的条数，当磁场

与回路平面垂直时，Φ＝BS.(2)ΔΦ是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的

增减，即ΔΦ＝Φ2－Φ1

.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；

B和S都变；回路在磁场中相对位置改变(如转动等)．总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化．(3)ΔΦΔt表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通

量的变化率．(4)Φ、ΔΦ、ΔΦΔt的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v、Δv、ΔvΔt

三者类比．值得指出的是：Φ很大，ΔΦΔt可能很小；Φ很小，ΔΦΔt可能很大；Φ

＝0，ΔΦΔt可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变化时，Φ最大时，ΔΦΔt＝0，反之，当Φ为零时，ΔΦΔt最大．

2．电磁感应定律

(1)产生感应电动势的条件只要穿过某个电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电路的电源．(2)电磁感应定律

感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΦΔt成正比，磁通量的变化率是指磁通量变化的快慢．不能理解为感应电动势与磁通量或磁通量的变化量成正比．感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有直接的联系．

1．下列关于电磁感应的说法中，正确的是()A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C．穿过线圈的磁通量的变化量越大，感应电动势越大

D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

【解析】ΔΦΔt越大，表示磁通量变化越快，感应电动势越大．【答案】D2．(多选)如图2­2­1所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向

与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好．这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2

，若“井”字形回路中

有感应电流通过，则可能()【导学号：75392064】

图2­2­1A．v1＞v2B．v1＜v2

C．v1＝v2D．无法确定

【解析】只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，“井”字形回路中的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流．故选项A、B正确．【答案】AB3.如图2­2­2所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2s，

第二次用0.4s，并且两次的起始和终止位置相同，则()

图2­2­2A．第一次磁通量变化较大

B．第一次的最大偏角较大

C．若断开S，均不偏转，故均无感应电动势D．以上说法都不对【解析】由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终止位置相同，因此磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1

相同，故A错误．根据法拉第电磁感应定律，第一次磁

通量变化较快，所以感应电动势较大；而闭合电路电阻相同，所以感应电流也较大，故B正确．若S断开，虽然电路不闭合，没有感应电流，但感应电动势仍存在，所以C错误．【答案】B

电磁感应现象的应用

[先填空]1．变压器(1)作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置．

(2)构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯．2．变压器原理(1)原理：利用电磁感应原理来改变交流电的电压．(2)公式：U1U2＝n1n2，U1、U2分别是原、副线圈两端的电压，n1、n2分别是原、副线圈的匝数．3．ABS系统(1)ABS系统的作用：汽车紧急制动时，如果车轮被制动装置抱死，车轮将出现滑动，方向盘就会失灵，汽车将甩尾侧滑，可能发生严重的交通事故．为防止这种现象，人们发明了防抱死制动系统(ABS)．(2)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成．轮速传

感器的作用是采集车轮转速信号，它是利用电磁感应现象测量车轮转速的．[再判断]1．变压器也可能改变恒定电压．(×)2．变压器的原理是电磁感应定律．(√)3．实际变压器输入功率一定大于输出功率．(√)[后思考]升压变压器的原、副线圈有何特点？【提示】升压变压器的副线圈匝数比原线圈匝数多．

1．理想变压器不计变压器线圈的热损失和铁芯发热损失的能量，变压器副线圈提供给用电器的电功率等于发电机提供给原线圈的电功率．2．特点

理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，原、副线圈产生的电动势和原、副线圈的匝数成正比．在线圈电阻不计时，线圈两端电压等于电动势．所以变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比．3．升压变压器和降压变压器

由变压器公式U1U2＝n1n2知，当变压器原线圈匝数少，副线圈匝数多时，副线圈两端电压高于原线圈两端电压，则变压器为升压变压器；当变压器原线圈匝数多，副线圈匝数少时，副线圈两端电压低于原线圈两端电压，则变压器为降压变压器．4．规律(1)理想变压器中，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比，即

U1

U2

＝

n1

n2

.

(2)理想变压器的输出功率等于输入功率，P入＝P出，即U1I1＝U2I2.因此，原、

副线圈中的电流之比等于匝数的反比，即I1I2＝n2

n1

.

4．如图2­2­2所示，变压器原、副线圈匝数比为1∶2，则副线圈中电压表读数为()【导学号：75392065】

图2­2­2A．0B．2VC．4VD．8V

【解析】由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁场不变，因此副线圈中电压表读数为0，选项A正确．【答案】A5．如图2­2­3所示为一台理想变压器，初、次级线圈的匝数分别为n1＝400

匝，n2

＝800匝，连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定()

【导学号：75392066】

图2­2­3①这是一台降压变压器②这是一台升压变压器③次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的2倍④次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半A．①③B．①④C．②③D．②④【解析】由U1U2＝n1n2得U2＝2U1

，变压器为升压变压器，②③正确．

【答案】C6．一理想变压器，其原线圈为2200匝，副线圈为440匝，并接一个100Ω

的负载电阻，如图2­2­4所示．

图2­2­4(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示

数为________A.(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为________V，电流表示

数为________A．此时输入功率为________W.【解析】(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．(2)由U2U1＝n2

n1

得

U2＝U1

n2

n1

＝220×

4402200V＝44V(电压表读数)

I2＝U2R＝44100A＝0.44A(电流表读数)

P入＝P出＝I

2U2

＝0.44×44W＝19.36W.

【答案】(1)00(2)440.4419.36

变压器只能改变交变电源的电压和电流，不能改变直流电源的电压和电流．