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微信公众号：文采学社 2 0 2 5 年 教 师 资 格 证 理 论精讲 -中 学 电 磁 学社4 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 主讲老师 楠风 粉笔教师教育 粉笔教师微信公众号：文采学社 社 学 采 道• 第四节 电磁感应 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微微信公众号：文采学社 四、电磁感应 （一）基本概念 1.电磁感应 由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应。 2.感应电流 社 学 在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。 采 道 文 渠 ： 新 （二）产生感应电流的条件 号 更 众 一 公 感应电流产生的条件：穿过闭合电唯路的磁通量发生变化。 信 微 不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反 之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生。 （讲义P111页）微信公众号：文采学社 （三）感应电动势产生的条件 感应电动势产生的条件：穿过电路的磁通量发生变化。 这里不要求电路闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。 类似于普通电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才 会有电流。 社 学 二、楞次定律 采 道 文 渠 图Z2-4-1为研究楞次定律的实验示意图新。 ： 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P111页）微信公众号：文采学社 1.内容 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。 楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它涉及两个磁场：感应电流的磁场（新产生的 磁场）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。前者和后者不是“同向”或“反向” 社 的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。 学 采 道 2.对“阻碍”意义的理解 文 渠 ： 新 号 更 （1）阻碍磁通量的变化。“阻碍”不是众阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不能阻 一 公 唯 信 止磁场的变化，只能使磁通量的变化被延缓或者说被迟滞了，磁通量的变化趋势不会改变， 微 不会发生逆转。 （讲义P112页）微信公众号：文采学社 （2）阻碍不一定是相反。当引起感应电流的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向， 以阻碍磁通量减小。 （3）由于“阻碍”现象的存在，为了延续磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做 功，从而导致其他形式的能转化为电能。因此，楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的 社 学 体现。 采 道 文 渠 ： 3.楞次定律的应用步骤 新 号 更 众 一 （1）确定原磁场方向； 公 唯 信 微 （2）判定原磁场如何变化（增大还是减小）； （3）确定感应电流的磁场方向（增反减同）； （4）根据安培定则判定感应电流的方向。 （讲义P112页）微信公众号：文采学社 4.右手定则 （1）内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内； 让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流 的方向。 社 （2）与楞次定律的比较：对于一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况， 学 采 道 右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时，文用右手定则更方便一些。 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P113页）微信公众号：文采学社 【例1】如图Z2-4-2所示，把一个正方形线圈从磁场外自右向左匀速拉过磁场，则从𝑎𝑑 边进入磁场起至𝑏𝑐边被拉出磁场为止，线圈感应电流的情况是（ ）。 A. 先沿𝑎𝑏𝑐𝑑𝑎方向，然后无电流，以后又沿𝑎𝑏𝑐𝑑𝑎方向 B. 先沿𝑎𝑏𝑐𝑑𝑎方向，然后无电流，以后沿𝑎𝑑𝑐𝑏𝑎方向 社 C. 先无电流，在线圈全部进入磁场后才有电流 学 采 道 文 渠 D. 先沿𝑎𝑑𝑐𝑏𝑎方向，然后无电流，以后又沿：𝑎𝑏𝑐𝑑𝑎方向 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P113页）微信公众号：文采学社 【例2】在如图Z2-4-3所示的装置中，𝑐𝑑杆原来静止，当𝑎𝑏杆做如下哪种运动时，𝑐𝑑 杆将向右移动？（ ） A. 向右匀速运动 B. 向右减速运动 社 C. 向左加速运动 学 采 道 文 D. 向左减速运动 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P113页）微信公众号：文采学社 三、法拉第电磁感应定律 （讲义P114页） 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，这就是法拉第电 磁感应定律。 2.公式 社 学 采 公式1：如果时刻𝑡 穿过闭合电路的磁通量道为𝜑 ，时刻𝑡 穿过闭合电路的磁通量为𝜑 ，则 1 文1 2 2 渠 ： 新 号 更 ∆𝜑 在时间∆𝑡 = 𝑡 − 𝑡 内，磁通量的变化量为∆众𝜑 = 𝜑 − 𝜑 ，磁通量的变化率就是 。用𝐸表示 一 2 1 2 1 公 ∆𝑡 唯 信 微 ∆𝜑 闭合电路中的感应电动势，那么法拉第电磁感应定律就可以表示为𝐸 = ，电动势的单位是 ∆𝑡 ∆𝜑 伏（𝑉）。如果线圈的匝数为𝑛，则法拉第电磁感应定律就可以表示为𝐸 = 𝑛 。 ∆𝑡 公式2：在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应 电动势的大小是𝐸 = 𝐵𝐿𝑣sin 𝛼（𝛼是𝐵与𝑣之间的夹角），当𝐵与𝑣垂直时，𝐸 = 𝐵𝐿𝑣。微信公众号：文采学社 【例3】（真题2019年上·高中）如图Z2-4-4所示，在宽度为𝑑的无磁场区域的左右两侧， 存在磁感应强度大小相同、方向垂直纸面向外的磁场，边长𝑙为2𝑑的正方形金属线框𝑒𝑓𝑔ℎ置于 左侧区域，线框平面法线方向与磁场方向平行，对角线𝑓ℎ与磁场边界平行，现使线框以速度𝑣 垂直于磁场边界从图示位置向右匀速运动，在整个线框穿越无磁场区域的全过程中，线框中 感应电流的方向（ ）。 社 学 采 道 A. 始终为顺时针方向 文 渠 ： 新 号 B. 始终为逆时针方向 更 众 一 公 唯 信 C. 先为逆时针方向后为顺时针方向 微 D. 先为顺时针方向后为逆时针方向 （讲义P115页）微信公众号：文采学社 【例4】（真题2018年上·高中）如图Z2-4-5所示，空间存在具有水平边界𝐸𝐹、方向水平向 里的匀强磁场。在距离𝐸𝐹下方𝐻处有一正方形线框𝑀𝑁𝑃𝑂，线框平面的法线方向与磁场方向平 行。将线框以初速度𝑣 竖直向上抛出。若运动过程中𝑀𝑁始终与𝐸𝐹平行，𝑀𝑁在磁场中达到最高 0 点时，𝑂𝑃未进入磁场。则线框从开始运动至到达最高点的过程中，𝑣 − 𝑡图像是（ ）。 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P115页）微信公众号：文采学社 【例5】（真题2022年上·初中）如图Z2-4-6甲所示，𝑎、𝑏两个绝缘金属环套在同一个光滑 铁芯上，处于静止状态。现给𝑎环通以如图乙所示的交流电，下列说法中正确的是（ ）。 A.𝑡 时刻两环相互吸引 1 B.𝑡 时刻两环相互吸引 2 C.𝑡 时刻𝑏环感应电流大小为0 社 3 学 采 道 D.𝑡 时刻𝑏环感应电流最大 文 渠 4 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P116页）微信公众号：文采学社 【例6】如图Z2-4-7甲所示，线圈两端𝑎、𝑏与一电阻𝑅相连，线圈内有垂直于线圈平面向 里的磁场，𝑡 = 0时刻起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是 （ ）。 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 1 众 A. 𝑡 时刻，R中电流方向为由𝑏到一𝑎 0 公 2 唯 信 微 3 B. 𝑡 时刻，R中电流方向为由𝑎到𝑏 0 2 C.0～𝑡 时间内R的电流小于𝑡 ~2𝑡 时间内𝑅的电流 0 0 0 D.0～𝑡 时间内R的电流大于𝑡 ~2𝑡 时间内𝑅的电流 0 0 0 （讲义P117页）微信公众号：文采学社 【例7】如图Z2-4-8所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一𝑈形金属导轨，导轨 平面与磁场垂直。金属杆𝑃𝑄置于导轨上并与导轨形成闭合回路𝑃𝑄𝑅𝑆，一圆环形金属线框𝑇位 于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆𝑃𝑄突然向右运动，在运动开始的瞬间， 关于感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）。 A.𝑃𝑄𝑅𝑆中沿顺时针方向，𝑇中沿逆时针方向 社 学 采 道 B.𝑃𝑄𝑅𝑆中沿顺时针方向，𝑇中沿顺时针方向 文 渠 ： 新 号 更 C.𝑃𝑄𝑅𝑆中沿逆时针方向，𝑇中沿逆时针众方向 一 公 唯 信 D.𝑃𝑄𝑅𝑆中沿逆时针方向，𝑇中沿顺时针方向 微 （讲义P118页）微信公众号：文采学社 【例8】两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。边长为0.1𝑚、总电阻为 0.005Ω的正方形导线框𝑎𝑏𝑐𝑑位于纸面内，𝑐𝑑边与磁场边界平行，如图Z2-4-9（a）所示。已 知导线框一直向右做匀速直线运动，𝑐𝑑边于𝑡 = 0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变 化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的 社 是（ ）。 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 A. 磁感应强度的大小为0.5𝑇 微 B. 导线框运动速度的大小为1.0𝑚/𝑠 C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D. 在𝑡 = 0.4𝑠至𝑡 = 0.6𝑠这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1𝑁 （讲义P119页）微信公众号：文采学社 补充：互感与自感 互感现象 1.互感和互感电动势：两个互不相连相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所 产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，这种感应电动势叫 社 做互感电动势。 学 采 道 文 渠 2.应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈：（电路）传递到另一个线圈（电路），如变 新 号 更 众 一 压器就是利用互感现象制成的. 公 唯 信 微 3.危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互 感现象有时会影响电路的正常工作，这是要求设法减小电路间的互感 （补 充）微信公众号：文采学社 自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动 势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫 做自感电动势。 社 学 自感电动势与自感系数 道 采 文 渠 ： 新 号 更 众 ∆𝐼 ∆一𝐼 1.自感电动势： 𝐸 = 𝐿 ，其中 是电公流的变化率； 𝐿 是自感系数，简称自感或电感.单位： 唯 ∆𝑡 ∆𝑡 信 微 亨利，符号：𝐻。 2.自感系数与线圈的横截面积、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 （补 充）微信公众号：文采学社 自感现象的特点 （1）自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 （2）通过线圈的电流不能发生突变，只能缓慢变化 社 （3）电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体 学 采 道 文 渠 ： 新 （4）线圈的自感系数越大，自感现象越明显号，自感电动势知识延缓了过程的进行，它不能 更 众 一 使过程停止，更不能使过程反向 公 唯 信 微 自感现象中磁场的能量 1.线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 2.线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。 （补 充）微信公众号：文采学社 【例】如图所示，开关𝑆处于闭合状态，小灯泡𝐴和𝐵均正常发光，小灯泡𝐴的电阻大于 线圈𝐿的电阻，现断开开关𝑆，以下说法正确的是( ) A.小灯泡𝐴越来越暗，直到熄灭 B.小灯泡𝐵越来越暗，直到熄灭 社 C.线圈𝐿中的电流会立即消失 学 采 道 文 D.线圈𝐿中的电流过一会再消失，且方向向渠右 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （补 充）微信公众号：文采学社 【例】如图所示电路中，𝑅 𝑅 是两个阻值相等的定值电阻，𝐿是一个自感系数很大、直 1、 2 流电阻为零的理想线圈，设𝐴 𝐵两点电势分别为𝜑 𝜑 ，下列分析正确的是（ ） 、 𝐴、 𝐵 A.开关S闭合瞬间𝜑 > 𝜑 𝐴 𝐵 B.开关S闭合后，电路达到稳定时𝜑 < 𝜑 𝐴 𝐵 社 C.当开关S由闭合状态断开瞬间𝜑 > 𝜑 学 𝐴 𝐵 采 道 文 D.只要线圈中有电流通过，𝜑 就不可能等 渠 于𝜑 ： 𝐴 新 𝐵 号 更 众 一 公 唯 信 微 （补 充）微信公众号：文采学社 社 学 采 道• 第五节 交变电流 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微微信公众号：文采学社 一、正弦式交变电流的定义和变化规律 1.定义 （1）交变电流的定义 方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流。方向随时间做周期性变化是交流电的重要 特征。如图Z2-5-1甲、乙、丙所示的电流都是交变电流。 社 学 采 （2）正弦式交变电流的定义 道 文 渠 ： 新 号 按正弦规律变化的交变电流叫做正弦更式交变电流，简称正弦式电流。如图甲所示是正弦式 众 一 公 唯 交变电流。 信 微 （讲义P120页）微信公众号：文采学社 2.正弦式交变电流的变化规律 （1）正弦式交变电流产生的示意图 如图Z2-5-2所示。 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P121页）微信公众号：文采学社 （2）正弦交流电的产生 如图Z2-5-2甲、乙所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，并使它绕垂直于磁感线的轴匀 速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流。 （3）描述交变电流的物理量 社 学 2𝜋 ①周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间采，单位是秒（s），表达式为𝑇 = 。 道 渠 文 𝜔 ： 新 号 ②角速度𝜔：发动机线圈转动的角速度更。 众 一 公 唯 ③频率𝑓：交变电流在1𝑠内完成周期性信变化的次数，单位是赫兹，符号为𝐻𝑧。 微 1 1 ④周期𝑇和频率𝑓的关系：𝑇 = 或 𝑓 = 。 𝑓 𝑇 （讲义P121页）微信公众号：文采学社 （4）变化规律 ①中性面的定义 平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面垂直磁感线时，线圈所在的平面叫中性面。 ②两个特殊位置的特点 社 ∆𝜑 a.线圈平面与中性面重合时，𝑆 ⊥ 𝐵，𝜑最大，此时线学框切割磁感线的分速度为0， = 0， 采 ∆𝑡 道 文 渠 𝑒 = 0，𝑖 = 0，电流方向将发生改变。 ： 新 号 更 众 一 公 ∆𝜑 唯 b.线圈平面与中性面垂直时，𝑆 ∥ 𝐵，φ = 0，此时线框切割磁感线的速度最大， 最大，𝑒最 信 微 ∆𝑡 大，𝑖最大，电流方向不改变。 （讲义P122页）微信公众号：文采学社 ③正弦式交变电流的“四个值” a.瞬时值：正弦式交变电流的瞬时值反映的是不同时刻交变电流的大小和方向，瞬时值 表达式为𝑒 = 𝐸 sin𝜔𝑡。 𝑚 b.最大值：正弦式交变电流的最大值反映的是正弦式交变电流大小的变化范围。当线圈 社 学 平面与磁感线平行时，电动势最大，𝐸 = 𝑛𝐵𝑆𝜔，对应的电流也最大。注意，此最大值与线 𝑚 采 道 文 渠 ： 圈的形状无关。 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P122页）微信公众号：文采学社 c.有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的，即在交变电流的一个周期内， 跟交变电流使同一电阻产生相等热量的恒定电流的数值，叫做该交变电流的有效值。正弦式交 𝐸 𝑈 𝐼 变电流的有效值和最大值之间的关系：𝐸 = 𝑚 ，𝑈 = 𝑚 ，𝐼 = 𝑚 。式中𝐸 是电源电动势的最大 𝑚 2 2 2 社 值，𝑈 是路端电压的最大值，𝐼 是电流的最大值。 学 𝑚 𝑚 采 道 文 d.平均值：交变电流图像中图线与𝑡轴所渠围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值。 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P122页）微信公众号：文采学社 【例1】在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图Z2-5-3甲所 示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（ ）。 A. 线圈产生的交变电动势频率为100𝐻𝑧 B. 线圈产生的交变电动势有效值为311𝑉 社 C. 𝑡 = 0.005𝑠时线圈平面与磁场方向平行 学 采 道 D. 𝑡 = 0.010𝑠时线圈的磁通量变化率最大渠 文 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P122页）微信公众号：文采学社 【例2】矩形金属线圈共10匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，线圈中产生 的电动势𝑒随时间𝑡的变化情况如图Z2-5-4所示，下列说法中正确的是（ ）。 A. 此交流电的频率是50𝐻𝑧 B. 0.015𝑠时线圈平面与磁场垂直 C. 此交流电的电动势有效值是2 2𝑉 社 学 采 道 1 文 渠 D. 穿过线圈的磁通量最大值为 𝑊𝑏 ： 新 5𝜋 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P123页）微信公众号：文采学社 【例3】一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为𝑄 ；若该电阻接到正 方 弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为𝑄 ，该电阻上电压的峰值为𝑢 ，周期为𝑇，如图 正 0 Z2-5-5所示。则𝑄 :𝑄 等于( )。 方 正 A. 1: 2 社 学 B. 2: 1 采 道 文 渠 ： 新 C. 1: 2 号 更 众 一 公 唯 D. 2: 1 信 微 （讲义P123页）微信公众号：文采学社 二、电感和电容对交变电流的影响 （一）电感对交变电流的影响 1.影响 在交流电路中，电感对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用感抗来表示。感抗是由自 社 感现象引起的，线圈的自感系数𝐿越大，自感作用就越大，因而感抗越大；交流的频率𝑓越高， 学 采 道 文 电流的变化率越大，自感作用也越大，因而感渠抗越大。 ： 新 号 更 2.交流电路连接电感线圈的示意图 众 一 公 唯 信 如图Z2-5-6所示。 微 （讲义P124页）微信公众号：文采学社 3.两种扼流圈 在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用了电感对交变电流的阻碍作用。 （1）低频扼流圈 ①构造：线圈绕在铁芯上，匝数多（几千甚至超过一万），自感系数很大。即使交流的 频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。由于线圈是用铜线社绕制的，对直流的阻碍作用较小。 学 采 道 ②作用：通直流、阻交流。 文 渠 ： 新 号 更 （2）高频扼流圈 众 一 公 唯 信 ①构造：线圈有的绕在圆柱形的铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十。 微 这种线圈自感系数小，对高频交变电流的阻碍作用较大，对低频交变电流的阻碍作用较 小，对直流的阻碍作用更小。 ②作用：通直流、通低频、阻高频。 （讲义P125页）微信公众号：文采学社 【例4】图Z2-5-7甲、乙是教材中演示自感现象的两个电路图，𝐿 和𝐿 为电感线圈。实验 1 2 时，断开开关𝑆 瞬间，灯𝐴 突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关𝑆 ，灯𝐴 逐渐变亮，而另一 1 1 2 2 个相同的灯𝐴 立即变亮，最终𝐴 与𝐴 的亮度相同。下列说法正确的是（ ）。 3 2 3 A. 图甲中，𝐴 与𝐿 的电阻值相同 1 1 B. 图甲中，闭合𝑆 ，电路稳定后，𝐴 中电流大于𝐿 中电流 社 1 1 1 学 采 C. 图乙中，变阻器𝑅与𝐿 的电阻值相同 道 2 文 渠 ： 新 号 D. 图乙中，闭合𝑆 瞬间，𝐿 中电流更与变阻器𝑅中电流相等 2 2 众 一 公 唯 信 微 （讲义P126页）微信公众号：文采学社 （二）电容对交变电流的影响 1.影响 当交流电路中接入电容器时，由于极板的电压做周期性变化，电容器的带电量也会周期性地 增大或减小。当电压升高时，电容器充电，电荷向电容器的极板上聚集，形成充电电流；当电压 降低时，电容器放电，电荷从极板上放出，形成放电电流。社电容器交替进行充电和放电，电路中 学 采 道 就有了电流，表现为交流“通过”了电容器。电容对交流阻碍作用的大小用容抗表示。电容器的 文 渠 ： 新 号 电容越大，交流的频率越高，电容器对交更流的阻碍作用就越小，即电容器的容抗就越小。 众 一 公 唯 信 总结：通交流，隔直流；通高频、阻低频。 微 （讲义P126页）微信公众号：文采学社 2.交流电路连接电容器的示意图 如图Z2-5-8所示。 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P126页）微信公众号：文采学社 【例5】如图Z2-5-9所示，把电阻𝑅、电感线圈𝐿、电容器𝐶并联，三个支路中分别接 有一个灯泡。接入交流电源后，三盏灯亮度相同。若保持交流电源的电压不变，使交变电 流的频率增大，则以下判断正确的是（ ）。 A. 与线圈𝐿连接的灯泡𝐿 将变亮 1 B. 与电容器𝐶连接的灯泡𝐿 将变亮 2 社 学 C. 与电阻𝑅连接的灯泡𝐿 将变暗 采 道 3 文 渠 ： 新 D. 三盏灯的亮度都不会改变 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P126页）微信公众号：文采学社 三、变压器 （一）变压器的结构 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫做 原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。变压器的 结构示意图及符号如图Z2-5-10所示。 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P127页）微信公众号：文采学社 （二）理想变压器原、副线圈基本量的关系 没有能量损失的变压器叫做理想变压器。 1.电压与匝数关系 𝑈 𝑛 原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即 1 = 1 。 𝑈 𝑛 2 2 社 2.功率关系 学 采 道 文 渠 原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等，：即𝑃 = 𝑃 新 入 出 号 更 众 一 3.电流与匝数关系 公 唯 信 微 𝑈 𝑛 𝐼 𝑛 由𝑃 = 𝑃 可知𝑈 𝐼 = 𝑈 𝐼 ，把 1 = 1 代入𝑈 𝐼 = 𝑈 𝐼 中，可得电流与匝数关系为 2 = 1 入 出 1 1 2 2 1 1 2 2 𝑈 𝑛 𝐼 𝑛 2 2 1 2 （讲义P127页）微信公众号：文采学社 社 学 采 道 文 渠 ： 新 号 更 众 一 公 唯 信 微 （讲义P127页）微信公众号：文采学社 【例6】如图Z2-5-11所示，一理想变压器的原线圈接入电压𝑢 = 220 2sin(100𝜋𝑡)𝑉的交 变电流，原线圈匝数𝑛 = 1100匝，副线圈匝数𝑛 = 60匝，副线圈并联两个一模一样的灯泡 1 2 𝐴、𝐵，开始时开关断开，灯泡𝐴正常发光，则（ ）。 A. 该交变电流的频率为100𝐻𝑧 社 B. 该灯泡的额定电压为6𝑉 学 采 道 文 C. 开关闭合后，灯泡𝐴的亮度变亮 渠 ： 新 号 更 众 D. 开关闭合后，电流表的示数变一大 公 唯 信 微 （讲义P128页）微信公众号：文采学社 （三）远距离输电 1.输电过程示意图 如图Z2-5-12所示。 2.各个物理量之间的关系 𝑈 𝑛 社 （1）升压过程， 1 = 1 。 学 𝑈 𝑛 采 2 2 道 文 渠 ： 𝑈 𝑛 新 （2）降压过程， 3 = 3 。 更 号 众 𝑈 𝑛 一 4 4 公 唯 信 （3）输电线上，𝐼𝑅 = 𝑈 − 𝑈 。 微 2 3 （4）发电机组的输出功率𝑃 = 𝑈 𝐼。 2 （讲义P128页）微信公众号：文采学社 3.输电导线上的电功率损失 由于任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方时，会因电阻发热而损失电功 率。 2 由图Z2-5-12可知，输电线上的功率损失为𝑃 = 𝐼 𝑅。设输电线的总长度为𝐿，横截面积 损 社 学 𝐿 𝑃 𝐿 为𝑆，电阻率为𝜌，则输电线电阻为𝑅 = 𝜌 。输电线上采的功率损失可表示为𝑃 = （ ) 2 𝜌 。 道 𝑆 文 𝑈2 𝑆 渠 ： 新 4.减小输电线上功率损失的方法 号 更 众 一 公 唯 （1）减小输电线的电阻 信 微 以下三种方法均可减小输电线的电阻。 ①减小输电线长度：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小输电线的长度的方法 来减小输电线的电阻。 （讲义P129页）微信公众号：文采学社 ②减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。 ③增大导线的横截面积：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 社 学 以下两种方法均可减小输电电流。 采 道 文 渠 ①减小输送功率：由于电站的装机容量新一定，：因此电站向外输送的电功率是一定的，即在 号 更 众 一 实际中不能以用户少用或不用电来减少输电公线上的功率损失。 唯 信 微 𝑃 𝐿 ②提高输电电压：在输送功率和输电线电阻R一定的条件下，根据𝑃 = （ ) 2 𝜌 ，输电电 𝑈2 𝑆 1 压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的 。 𝑛2 采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。 （讲义P130页）微信公众号：文采学社 在 粉 笔 ， 社 学 采 道 文 渠 遇 见 不 一 样 的 自 新己 ：! 号 更 众 一 公 唯 信 微 粉笔教师教育 粉笔教师