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1、第四章:電磁感應(yīng)【知識(shí)要點(diǎn)】.磁通量2分過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)條數(shù);=BS sin ;單位 Wb, 1Wb=1T m ;標(biāo)重,但有正負(fù)。二.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中有感應(yīng)電流的現(xiàn)象。如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象,是 1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的)。 三.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、閉合電路的磁通量發(fā)生變化。2、閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化)。四.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、概念:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì);2、產(chǎn)生條件:有狂而欣向磁通重發(fā)生改變,與電路是否閉合無(wú)關(guān)。3、方向判斷:感應(yīng)電動(dòng)

2、勢(shì)的方面內(nèi)楞次定律或右手定則判斷。五.法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。A2、公式:E= n,其中n為線(xiàn)圈匝數(shù)。At3、公式E門(mén)二中涉及到磁通量的變化量的計(jì)算,對(duì)的計(jì)算,一般遇到有兩種情況:B(1) .回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化,由 BS,此時(shí)E nS,此式中的t-B叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率,若一B是恒定的,即磁場(chǎng)變化是均勻的,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定電動(dòng)勢(shì)。tt(2) .磁感應(yīng)強(qiáng)度 B不變,回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化,則 B - S,線(xiàn)圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)就屬這種情況。(3).磁通量、磁通量的變化量、磁通

3、量的變化率的區(qū)別三個(gè)量 比 較項(xiàng)目磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率物理意義某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線(xiàn)的條數(shù)某段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小=B Scos 921A=B - SA=S , BAAS AAB=B 或 =S-AtAtAtAt注思若有相反方 向磁場(chǎng),磁通 量可能抵消開(kāi)始時(shí)和轉(zhuǎn)過(guò)180 °時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直,穿過(guò)平面的磁通量是一正一負(fù),A=2BS,而不是零既小表小磁通里的大小,也小表小變化 的多少。實(shí)際上,它就是單匝線(xiàn)圈上產(chǎn)A生的電動(dòng)勢(shì),即 E=一At注意:該式E n中普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。-tE只與穿過(guò)電路的磁通量的變化率/ t有關(guān),而與

4、磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān)六.導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、導(dǎo)體垂直切割磁感線(xiàn)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E=Bly求出,式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度。甲圖乙圖 丙圖 (2)相對(duì)性l = cdsin B;沿vi方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=MN;沿V2方向運(yùn)動(dòng)時(shí),1 = 0。沿vi方向運(yùn)動(dòng)時(shí),1 = 2r; 7V2方向運(yùn)動(dòng)時(shí),1=0;E= Blv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度,若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng),沿V3方向運(yùn)動(dòng)時(shí),1=R 應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。2、導(dǎo)體不垂直切割磁感線(xiàn)時(shí),即v與B有一夾角0,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用 E= Blvsin 0求出。3、公式EBlv 一般用于導(dǎo)體各部分

5、切割磁感線(xiàn)的速度相同,對(duì)有些導(dǎo)體各部分切割磁感線(xiàn)的速度不相同的情況,如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?例:如圖所示,一長(zhǎng)為l的導(dǎo)體桿AC繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)弓II度為 B,求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),解析:AC各部分切割磁感線(xiàn)的速度不相等 ,va 0,vcl,且AC上各點(diǎn)的線(xiàn)速度大小與半徑成正比,所以AC切割的速度可用其平均切割速度v vA vC vC ,故E 1B l2。22224、Em nBS一一面積為S的紙圈,共n匝,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直,則當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),線(xiàn)圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析:設(shè)線(xiàn)框長(zhǎng)為 L,寬

6、為d,以 轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí),dab邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),速度為v 2(圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊 d的一半)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d 1 一E BL, v BL。 BS。 , a漏電勢(shì)tWj于b漏電勢(shì)。22同理cd邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E則輸出端M. N電動(dòng)勢(shì)為Em1”一皿BS °c漏電勢(shì)圖于d漏電勢(shì)。2BS 。如果線(xiàn)圈n匝,則Emm °n B S- , M端電勢(shì)高,N端電勢(shì)低。(1)有效性:公式中的l為有效切割長(zhǎng)度,即導(dǎo)體與 v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。參照俯示圖:這位置由于線(xiàn)圈邊長(zhǎng)是垂直切割磁感線(xiàn),所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 Em,如從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,如果圓周運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度 V ,在

7、垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為vcos,此時(shí)線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值E Em.cos .即作最大值方向的投影 E Em.cos =nBS cos (是線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角)。線(xiàn)圈平面垂直磁場(chǎng)方向時(shí),線(xiàn)速度方向與磁場(chǎng)方向平行,不切割磁感線(xiàn),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。七.總結(jié):計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式:、如v是瞬時(shí)速度,則 為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E BLv , 一/如v是平均速度,則 為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 t是一段時(shí)間,為這段時(shí)間內(nèi)的平均感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E n一t t o,為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。12E -BL2 (導(dǎo)體繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng))2Em nBS線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí) 有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E n EB S- cos瞬時(shí)值公式,

8、是線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向夾角注意:1.公式中字母的含義,公式的適用條件及使用條件。2.感應(yīng)電流與感應(yīng)電量,當(dāng)回路中發(fā)生磁通變化時(shí),由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感 應(yīng)電流,在t內(nèi)遷移的電荷量為感應(yīng)電量。q I t E t n t n,僅由回路電阻和磁通量的變化量決定,與磁通量變化的時(shí)間無(wú)關(guān)。R R t R因此,當(dāng)用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線(xiàn)圈中同一位置時(shí),線(xiàn)圈里聚積的感應(yīng)電量相等 ,但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不同,外力做功也不同。8 .楞次定律:1、用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的的方向,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流磁通

9、量的變化。即原磁通量變化 廣生 感應(yīng)電流 建立 感應(yīng)電流磁場(chǎng) 阻礙 原磁通量變化。(這個(gè)不太好理解、不過(guò)很好用口訣:增縮減擴(kuò),來(lái)拒去留,增反減同)2、楞次定律的理解:感應(yīng)電流的效果總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的原因。(1)阻礙原磁通的變化(原始表述);(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),可理解為“來(lái)拒去留”。(3)使線(xiàn)圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì);(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)。3、應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟:(1)查明原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變化情況;(2)根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向;(3)由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。4、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)

10、體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例,所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。(“力”用左手,“其它”用右弄9 .互感自感渦流1、互感:由于線(xiàn)圈A中電流的變化,它產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化,磁通量的變化在線(xiàn)圈B中激發(fā)了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫互感。2、自感 油于線(xiàn)圈(導(dǎo)體)本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。分析可知:自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線(xiàn)圈(導(dǎo)體)中原電流的變化。I自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比。E自 L L是線(xiàn)圈的自感系數(shù),是線(xiàn)圈自身性質(zhì),線(xiàn)圈越長(zhǎng),匝數(shù)越多,橫截面

11、積越大,自感系數(shù)L越大。另外,有鐵心的線(xiàn)圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵心時(shí)要大得多。單位是亨利( H)。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種,其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問(wèn)題,例:如圖2所示,原來(lái)電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài),1與La并聯(lián),其電流分別為I l和I a,方向都是從左到右。在斷開(kāi)S的瞬間,燈A中原來(lái)的從左向右的電流 Ia立即消失,但是燈A與線(xiàn)圈L構(gòu)成一閉合回路,由于L 的自感作用,其中的電流Il不會(huì)立即消失,而是在回路中逐斷減弱維持短暫的 時(shí)間,在這個(gè)時(shí)間內(nèi)燈 A中有從右向左的電流通過(guò),此時(shí)通過(guò)燈A的電流是從 Il開(kāi)始減弱的,如果原來(lái)I l I a,則在燈A熄滅之前要閃亮一下;如果

12、原來(lái) IL I A,則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。 原來(lái)I L和1A哪一個(gè)大,要由L的直 流電阻RL和A的電阻RA的大小來(lái)決定,如果RL Ra,則I L I a,如果 RL RA, I L I A ° 3、渦流及其應(yīng)用(1)變壓器在工作時(shí),除了在原、副線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外,變化的磁通量也會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 一般來(lái)說(shuō),只要空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流(2)應(yīng)用:0新型爐灶一一電磁爐。金屬探測(cè)器:飛機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站安全檢查、掃雷、探礦?!緦?dǎo)與練】1.將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

13、和感應(yīng)電流,下列表述正確的是 (C )A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同2.如圖所示,一個(gè)矩形線(xiàn)圈與通有相同大小的電流的平行直導(dǎo)線(xiàn)處于同一平面內(nèi),而且處在兩導(dǎo)線(xiàn)的中央,則 (A )A.兩電流同向時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零B.兩電流反向時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零C.兩電流同向或反向,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量相等D.因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的,因此不能判定穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量是否為零N極朝下,如圖所示?,F(xiàn)使磁3.電阻R、電容C與一線(xiàn)圈連成閉合回路,條形磁鐵靜止于線(xiàn)圈的正上方, 鐵開(kāi)

14、始自由下落,在 N極接近線(xiàn)圈上端的過(guò)程中,流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是 (D )A.從a到b,上極板帶正電B.從a到b,下極板帶正電C.從b到a,上極板帶正電D.從b至ij a,下極板帶正電4 .將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直, 關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是 (C )A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同P、Q平行放置(AD)一個(gè)閉合的矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd,沿紙面由位,I _ 二 I。 P: 4 jf

15、lr -辦L di二產(chǎn)小5 .如圖所示,光滑固定的 金屬導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒 在導(dǎo)軌上,形成一個(gè)閉合回路,一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)A. P、Q將相互靠攏B . P、Q將相互遠(yuǎn)離C.磁鐵的加速度仍為 gD.磁鐵的加速度小于 g6 .如圖所示,有一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外, 置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置 2(右),則(D )A.導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流的方向?yàn)閍-b-c-d-aB.導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流的方向?yàn)閍 d-cf b-aC.導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),受到的安培力水平向右D.導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),受到的安培力水平向左7.如圖所,電路中 A、B是完全相同的燈泡,L是一帶

16、鐵芯的線(xiàn)圈。開(kāi)關(guān)S原來(lái)閉合 則開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間A.B.C.D.L中的電流方向改變,燈泡 L中的電流方向不變,燈泡 L中的電流方向改變,燈泡 L中的電流方向不變,燈泡(D )B立即熄滅B要過(guò)一會(huì)兒才熄滅A比B熄滅慢A比B熄滅慢8.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)弓雖度為 Bo半徑為L(zhǎng)、圓心角為45。的扇形閉合導(dǎo)線(xiàn)框繞垂直于紙面的O軸以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為*_A0X(D電阻為R、角速度32BLA 2R2BL2 3C. 4R9 .如圖,均勻磁場(chǎng)中有'2BL2 38. 2RBL%D. 4R由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線(xiàn)框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重

17、合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為使該線(xiàn)框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心 O、垂直于半圓面的軸以角速度 3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電 流。現(xiàn)使線(xiàn)框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線(xiàn)性變化。為了產(chǎn)生與線(xiàn)框 動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的-B變化率 t的大小應(yīng)為A.4 BoB.)2 BoB.C.BoD.Bo210 .如圖,均勻帶正電的絕緣圓環(huán) a與金屬圓環(huán)b同心共面放置,當(dāng)a繞。點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí),b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,且具有收縮趨勢(shì),由此可知,圓環(huán)A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)C.逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)V ja( B )11.半徑

18、為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體桿,單位長(zhǎng)度電阻均為Ro.圓環(huán)水平固定放置,整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)盛場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo.桿在圓環(huán)上以速度 vo平行于直徑CD向右做勻速直線(xiàn)壇動(dòng).桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開(kāi)始,桿的位置由。確定,如圖所示。則(AD )A. 0=0時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 2BavB. 0=兀/3時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為C.9=0時(shí),桿受到的安培力大小為,3 Bav22B2av2 Ro _2 3BavD. 0=兀/3時(shí),桿受到的安培力大小為 3B53 Ro12.金屬桿MN和PQ間距為l, MP間接有電阻 R,磁場(chǎng)如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 由圖示位置以 A為軸

19、,以角速度 3勻速轉(zhuǎn)過(guò)90。(順時(shí)針)。求該過(guò)程中(其他電阻不 計(jì)):(1)R上的最大電功率。(2)通過(guò)R的電量。解析:AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后AB離開(kāi)MN,電路斷開(kāi)。(1)當(dāng)B端恰至MN上時(shí),E最大。B。金屬棒AB長(zhǎng)為21,VP0+ w2l22l -2= 2B 91 ,(2)AB由初位置轉(zhuǎn)至1 A(D=BT2lsin60° 2Em24B2 32l4自m =-R RB端恰在MN上的過(guò)程中回路2 A J3Bl2lq= I tR=xRR2 R13.如圖,兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置,導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)i電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小

20、燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?,F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放。金屬棒下落過(guò)程中保持水平,.且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小:(2)燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。g°求:解析:每個(gè)燈上的額定電流為 IP額定電壓為:U <PR(1)最后MN勻速運(yùn)動(dòng)故:B2IL=mg求出:Bmg PR2PL/口 PR 2P(2) U=BLv 信:v BL mg14.如圖所示,半徑為 R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 紙面向內(nèi)。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)

21、體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端,B,方向垂直于 電路中的定值電阻為r,其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求:(1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻 r上的電流的平均值;(2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中,通過(guò)r上的電荷量;(3)當(dāng)MN通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí),通過(guò)r上的電流是多少?解析:導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中,切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),對(duì)電阻(1)計(jì)算平均電流,應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律,先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過(guò)r供電。 2,一 2R程磁通量的變化為4中=85= B兀R,所用的時(shí)間 母=7,代入公式E=兀BRvAt2一,- E平均電流為I=-=r兀BRv- o2r(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均

22、電流,(3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí),E= Blv得E= B2Rv,此時(shí)通過(guò)r2B Rq = I At= r-o切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度最大,E 2BRvl = 2R,根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式,的電流為I= - =or r15.如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m ,其電阻不計(jì),兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30 °角。完全相同的兩金屬棒 ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置,每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸,已 知兩棒的質(zhì)量均為 0.02kg ,電阻均為 R=0.1 Q,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T ,棒ab在平行于導(dǎo)軌

23、向上的力 F作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng),2、而棒cd恰好能保持靜止。取 g=10m/s ,問(wèn):(1)通過(guò)cd棒的電流I是多少,方向如何?si(2)棒ab受到的力F多大?(3)棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量,力F做的功 W是多少?解析:(1)棒cd受到的安培力 Fcd IlB棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡,則Fcd mgsin30o由式代入數(shù)據(jù)解得I=1A ,方向由右手定則可知由d到c。(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等Fab= Rd對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有F mgsin30o IlB代入數(shù)據(jù)解得 F=0.2N2 -(3)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd廣生Q=0.1J熱量,由焦耳定律可知Q I Rt設(shè)ab棒勻

24、速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv由閉合電路歐姆定律知I 且由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知,在時(shí)間 t內(nèi),棒ab沿導(dǎo)軌的位移 x=vt2R力F做的功 W=Fx綜合上述各式,代入數(shù)據(jù)解得W=0.4J16.如圖甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬U"型軌導(dǎo),在U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻,質(zhì)量為 m=0.1kg的導(dǎo)體棒以V0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為巧0.1 ,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為0.1 /m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球

25、磁場(chǎng)的影響(取2g 10m/s )。(1)通過(guò)計(jì)算分析 4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況;(2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;& 0.403Vo at1v0tat221s末已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng),以后一直保持(3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。解析:(1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng),有 mg mavt0后2s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為0.5 電流為I E 0.2AR代入數(shù)據(jù)解得:t 1s, x 0.5m,導(dǎo)體棒沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。導(dǎo)體棒在 靜止,離左端位置仍為 x 0.5m(2)前2s磁通量不變,回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為E 0, IE ld 0.1V回路的總長(zhǎng)度為5m,因此回路的總電阻為 R 5 t

26、 t根據(jù)楞次定律,在回路中的電流方向是順時(shí)針?lè)较?2(3)前2s電流為零,后2s有恒定電流,焦耳熱為 Q I Rt 0.04J17 .如圖,質(zhì)量為 M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌 abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌 bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為 R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0o以ef為界,其左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的 bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

27、,加速度為a。(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;(2)經(jīng)過(guò)多少時(shí)間拉力 F達(dá)到最大值,拉力 F的最大值為多少?(3)某一過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為 W,解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E= BLv,導(dǎo)軌做初速為零白勻加速運(yùn)動(dòng),v=at,2E= BLat, s=at/2,感應(yīng)電流的表達(dá)式為I= BLVRE = BLat/ (R+ 2R。at2/2) = BLal/ (R+ Roat2), 一一一、_ _2_ 2 _ _ 2(2)導(dǎo)軌受安培力 R = BIL= BL at/ (R+ Roat),摩擦力為Ff=Fn=(mg + BIL)=mg +B2L2at/(R

28、+Roat2),根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。,、22,2、FFaFf=Ma, F=Ma+G+Ff= Ma+ mg+ (1+ ) BLat/ (R+ Rat),上式中當(dāng)R/URat即Q1矗時(shí)外力F取最大值,F(xiàn)3 Ma+ mg + 1 (1+ ) Bl摩擦力做功為 W= mgs+ Wa= mgs+ Q, s=W Q mg&=Mas=Mamg(W Q),(3)設(shè)此過(guò)程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s,由動(dòng)能定理 W合=Ek,摩擦力為F= (mg + FA),(a)所示。正弦交流電的產(chǎn)生和圖像1.產(chǎn)生 矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, 繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線(xiàn)圈的對(duì)稱(chēng)軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如圖產(chǎn)生正弦第五章:交變電流【

29、知識(shí)要點(diǎn)】1 .定義:大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。2 .圖像:如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流電,如圖(或余弦)交流電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦(或余弦)交流電流。3 .變化規(guī)律:(1)中性面:與磁感線(xiàn)垂直的平面叫中性面。線(xiàn)圈平面位于中性面位置時(shí), 如圖(A)所示,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,但磁通量變化率為零。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 。當(dāng)線(xiàn)圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)(即線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行時(shí))如圖( 的磁通量雖然為零,但線(xiàn)圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值最大。Em 2NB1v N B- S (伏)(N為匝數(shù))

30、三.正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式C)所示,穿過(guò)線(xiàn)圈若n匝面積為S的線(xiàn)圈以角速度3繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),其函數(shù)形式為e = nBScosin cot,用Em= nBS>w表不'電動(dòng)勢(shì)最大值,則有e= Emsin wto其電流大小為電壓REm u Um - csin wt D . r sin 3t r十rLL Um0 1z電流i = Im sin wt = R-rsin 3t%Vr ,五.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)A1 .線(xiàn)圈平面與中性面重合時(shí),SXB,最大,=0, e = 0, i=0,電流方向?qū)l(fā)生改變。AtA2 .線(xiàn)圈平面與中性面垂直時(shí),S/B,中=0, 一最大,e

31、最大,i最大,電流方向不改變。At六.表征交流電的物理量:1.周期、頻率和角速度2兀(1)周期:交變電流完成一.次周期性變化 (線(xiàn)圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間,單位是秒(s),公式T= 一。(2)頻率(f):交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次裂,,,單位是赫茲(Hz)。(3)角速度 :2 2 f單位:弧度/秒T一,、,一 1 ,1(4)周期和頻率的關(guān)系:T= f或f = T。2.交變電流“四值”的理解與應(yīng)用物理量物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交艾電流某一時(shí)刻 的值e = E°sin wt, u = Umsin wt, i =Imsin wt計(jì)算線(xiàn)圈杲時(shí)刻的受力情況最大值取大的瞬時(shí)值E

32、m=nBSco,曰=n<I)m 3, Im=EmR+r當(dāng)考慮某些電學(xué)兀件(電容器、晶體 管等)的擊穿電壓時(shí),指的是交變電 壓的最大值功效值根據(jù)電流的熱效應(yīng) (電流通過(guò)電阻產(chǎn) 生的熱)進(jìn)行定義對(duì)正弦、余弦交受電流E=Em u Um1則(1)通常所說(shuō)的父父電流的電壓、電流強(qiáng)度、交流電表的讀數(shù)、保險(xiǎn)絲 的熔斷電流值、電器設(shè)備銘牌上所 標(biāo)的電壓、電流值都是指交變電流 的有效值(2)求解父父電流的電熱問(wèn)題時(shí),必須用有效值來(lái)進(jìn)行計(jì)算平均值父父電流圖像中圖 線(xiàn)與t軸所圍成的 面積與時(shí)間的比值八一E = BL v , E = n, I =At"eR+ r計(jì)算有關(guān)電量時(shí)只能用平均值3.幾種典型的

33、交變電流的有效值電流名稱(chēng)電流圖像后效值正弦式交交電流心;O-unxU r tt一 1 .U=2Um.j正弦半波電流研/O 一1N A.1 U = UmT/2 T正弦單向脈動(dòng)電流um-Um g啦T/2 Tt矩形脈動(dòng)電流0ILr 1,;11iU= yUmi Tl非對(duì)稱(chēng)性交變電流UC-U1 y 1 !1 1 11 1 . 2 . . 2、U = 2 (U 1 U 2)1 T/2: T :i%;:L七、電感和電容對(duì)交變電流的影響1 .電感對(duì)交變電流有阻礙作用,阻礙作用大小用感抗表示。XL 2 fL低頻扼流圈,線(xiàn)圈的自感系數(shù) L很大,作用是“通直流,阻交流”; 高頻扼流圈,線(xiàn)圈的自感系數(shù) L很小,作用是

34、“通低頻,阻高頻”.12 fC2 .電容對(duì)交變電流有阻礙作用,阻礙作用大小用容抗表示 耦合電容,容量較大,隔直流、通交流X高頻旁路電容,容量很小,隔直流、阻低頻、通高頻八、變壓器、電能的輸送1.變壓器的構(gòu)造原線(xiàn)圈1副線(xiàn)圈比 7理想變壓器由原線(xiàn)圈、副線(xiàn)圈和閉合鐵芯組成。2 .變壓器的原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)(互感現(xiàn)象)。3 .理想變壓器的基本關(guān)系Ui ni電壓關(guān)系:=一。U2 n2(2)功率關(guān)系:P入=?出。,一一 一,/,八一,Ii 仔一一,八一,(3)電流關(guān)系:只有一個(gè)副線(xiàn)圈時(shí):-=n;o有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí):Ul|l=U2|2+ U3|3+ + UnInoAU A(4)對(duì)于單個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器,原

35、、副線(xiàn)圈中的頻率f、磁通量變化率 相同,并且滿(mǎn)足一=AtnAt注意:理想變壓器各物理量的決定因素1 .輸入電壓Ui決定輸出電壓 U2,輸出電流|2決定輸入電流|1,輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到達(dá)到 變壓器的最大功率(負(fù)載電阻減小,輸入功率增大;負(fù)載電阻增大,輸入功率減小)。2 .因?yàn)镻入 P出,即U1 |1 U2 . |2,所以變壓器中高壓線(xiàn)圈電流小,繞制的導(dǎo)線(xiàn)較細(xì),低電壓的線(xiàn)圈電流大,繞制的導(dǎo)線(xiàn)較粗。(上述各公式中的|、U、P均指有效值,不能用瞬時(shí)值)。九、解決變壓器問(wèn)題的常用方法1 :電壓思路:變壓器原、副線(xiàn)圈的電壓之比為Ui/U2=ni/n2;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組 Ui/ni =

36、U2/n2=U3/n3=2:功率思路:理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出,即Pi=P2;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí) Pi=P2+ P3+3:電流思路:由仁P/U知,對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有 |"|2= n2/m ;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組 ni|i= n2|2+ n3|3+ -4 : (變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題)制約思路。(i)電壓制約:當(dāng)變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比(n"n2)一定時(shí),輸出電壓U2由輸入電壓 5決定,即U2=n2Ui/ni, 可簡(jiǎn)述為“原制約副”.(2)電流制約:當(dāng)變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比(ni/年)一定,且輸入電壓 Ui確定時(shí),原線(xiàn)圈中的電流 |i由副線(xiàn)圈中的輸出電流

37、|2決定,即|i=n2|2/ni,可簡(jiǎn)述為“副制約原”.(3)負(fù)載制約:變壓器副線(xiàn)圈中的功率P2由用戶(hù)負(fù)載決定,F(xiàn)2=P負(fù)1+P負(fù)2+;變壓器副線(xiàn)圈中的電流|2由用戶(hù)負(fù)載及電壓動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為:U2確定,|2=P2/U2;總功率 P總=P線(xiàn)+P2.Ui上U2夬定 n2 U2|2U2R負(fù)載PiP2(|iUi決定 2決定川2)1|iP |iUiPi決定5 :原理思路:變壓器原線(xiàn)圈中磁通量發(fā)生變化,鐵芯中磁通量的變化A/At相等;十、電能的輸送1 .根據(jù)P翌g:R透,降低輸電電能損失有以下兩種措施(i)減小R線(xiàn):由R= p可知,減小R線(xiàn)可用p較小的導(dǎo)體材料(如銅)或增大導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積(

38、有時(shí)不現(xiàn)實(shí))。(2)減小輸電電流:在輸電功率一定的情況下,根據(jù)P= U|,要減小電流,必須提高輸電電壓,即高壓輸電。2 .遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖3 .遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(1)功率關(guān)系:Pl=P2, R=P4, P2=P 損+P3(2)電壓、電流關(guān)系:口P2(3)輸電電流:I線(xiàn)=Ui n1 I2 U3 m I4-=7, 77= = 丁,U2 = AU+ U3 , I2=卜=I 線(xiàn)。2 n2 I1 U4 n4 I3 "Lr-P3 U2 U3U2 U32_P2 2_(4)輸電線(xiàn)上損耗的功率 P損=I線(xiàn)AU=I線(xiàn)R線(xiàn)=(u)R線(xiàn)。U2注意:送電導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率,不能用P損求,因?yàn)閁

39、出不是全部降落在導(dǎo)線(xiàn)上。R【導(dǎo)與練】1.一個(gè)小型電熱器若接在愉出電壓為10V的直流電源上.消耗電功率為R若把它接在某個(gè)正弦交流電源上,P ,E,、,、,一,其消耗的電功率為 一。如果電熱器電阻不變,則此交流電源輸出電壓的最大值為(2A 5VB.5 , 2 V C .10VD.10 . 2 V2 .自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線(xiàn)圈,原、副線(xiàn)圈都只取該線(xiàn)圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線(xiàn)圈匝數(shù)可調(diào)。己知變壓器線(xiàn)圈總匝數(shù)為1900匝;原線(xiàn)圈為1100匝,接在有效值為 220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí),負(fù)載 R上的功率為2.0 kWo設(shè)此時(shí)原線(xiàn)圈中電流有效值為I,負(fù)

40、載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為( B )A . 380V 和 5.3A B. 380V 和 9.1A C. 240V 和 5.3A D. 240V 和 9.1A3 .一臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V。在其正常工作過(guò)程中,用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為(B )-2 A.3.9X10 度 -2 B.5.5X10 度 C.7.8X10-2 度 -2 - D.11.0X10 度4.1. 圖,理想變壓器原線(xiàn)圈輸入電壓U Um sin tu,副線(xiàn)圈電路中 R為定值電阻,滑動(dòng)變阻器。V1和V2是理想交流電壓表,示

41、數(shù)分別用U1和U2表示;想交流電流表,示數(shù)分別用Il和I 2表不。下列說(shuō)法正確的是C )A. 11和I 2表示電流的瞬間值B. U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,D.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,U2不變、I1變大U2變小、I1變小5 .某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為A.最大值是50-2 VC.有效值是25&Ve=50sin100 7tt (V),對(duì)此電動(dòng)勢(shì),下列表述正確的有(C D )B.頻率是100HzD.周期是0.02s6 .如圖所示,在鐵芯 P上繞著兩個(gè)線(xiàn)圈a和b,則(D )A.線(xiàn)圈a輸入正弦交變電流,線(xiàn)圈 b可輸出恒定電流電源,輸出B.線(xiàn)圈a輸入恒定電流,穿過(guò)線(xiàn)圈

42、b的磁通量一定為零C.線(xiàn)圈b輸出的交變電流不對(duì)線(xiàn)圈 a的磁場(chǎng)造成影響D.線(xiàn)圈a的磁場(chǎng)變化時(shí),線(xiàn)圈 b中一定有電場(chǎng)7.通過(guò)一理想變壓器, 經(jīng)同一線(xiàn)路輸送相同的電功率P,原線(xiàn)圈的電壓U保持不變,輸電線(xiàn)路的總電阻為 R。當(dāng)副線(xiàn)圈與原線(xiàn)圈的匝數(shù)之比為k時(shí),線(xiàn)路損耗的電功率為P,若將副線(xiàn)圈與原線(xiàn)圈的匝數(shù)之比提高到nk,線(xiàn)路損耗的電功率為 P2,則P1和P2/P1分別為(D )A. PR/kU,1/nB(P/kU)2R, 1/nC. PR/kU, 1/n2D (P/kU)2R,1/n28 .如圖,理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為 20: 1,兩個(gè)標(biāo)有“12V, 6W”的小燈泡并聯(lián)在副線(xiàn)圈的兩端,當(dāng)兩 燈泡都正

43、常工作時(shí),原線(xiàn)圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的) 的示數(shù)分別是(D )A.120V, 0.10AB.240V, 0.025AC.120V, 0.05AD.240V , 0.05A9 .在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如.d 圖1所示,產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示,則(B )A. t =0.005s時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零B. t =0.01s時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合C.線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD.線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz10 .某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW,輸電線(xiàn)總電阻為 6 Q(1)若采用380 V輸電,求輸電線(xiàn)路損耗的功率。

44、(2)若改用5 000 V高壓輸電,用戶(hù)端利用n1 : n2=22 : 1的變壓器降壓,求用戶(hù)得到的電壓。解析:(1)輸電線(xiàn)上的電流為3P 20X10I=U= NL®3 A輸電線(xiàn)路損耗的功率為P®= I2R= 52.632X6 WM6620 W = 16.62 kW。(2)改用高壓輸電后,輸電線(xiàn)上的電流為PI =U,320 X105 000A=4 A用戶(hù)端在變壓器降壓前獲得的電壓Ui = U' I R= (5 000-4 X6)V = 4 976 V,Ui m 、-根據(jù)U= G用尸得到的電壓為U2=n2U1=;1X4976 V 926.18 V。n122第六章:傳感

45、器【知識(shí)要點(diǎn)】、傳感器的及其工作原理有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn) 換為電壓、電流等電學(xué)量,或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。我們把這種元件叫做傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是:把非電學(xué)量轉(zhuǎn) 換為電學(xué)量以后,就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。例如:光敏電阻在光照射下電阻變化的原因:有些物質(zhì),例如硫化鎘,是一種半導(dǎo)體材料,無(wú)光照時(shí), 載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性變好。光照越強(qiáng),光敏電阻阻值越小。 金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,且阻值隨溫度變化非常明顯。金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)

46、熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫 范圍大,但靈敏度較差。二、傳感器的應(yīng)用1 .光敏電阻2 .熱敏電阻和金屬熱電阻3 .電容式位移傳感器4 -力傳感器將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。5 .霍爾元件霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件。外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力,在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集,在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷, 從而形成橫向電場(chǎng);橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí), 導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓,被稱(chēng)為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓 Uh, Uh k-IB .d1 .傳感器應(yīng)用的一般模式2 .傳感器應(yīng)用:力傳感器的應(yīng)用一一電子秤聲傳感器的應(yīng)用一一話(huà)筒溫度傳感器的應(yīng)用一一電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀光傳感器的應(yīng)

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