2017-2018学年度高中物理(人教版)选修1-1教学课件：第三章 一、电磁感应现象
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物理
选修1-1
3 ．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向可以分别进 行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q1、q2的正、 负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力 的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断
即可．
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4．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷
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3．起电过程中电荷变化
不论哪一种起电过程都没有创造电荷 ，也没有消灭电 荷．本质都是电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新 分配． 4．守恒的广泛性
电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的
规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律．
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选修1-1
5．完全相同的金属球接触后电荷量的分配情况 (1)用带电荷量是 Q 的金属球与不带电的金属球接触后， 两 Q 小球均带 的电荷量，电性与原带电金属球电性相同． 2 (2)用带电荷量 Q1 与带电荷量 Q2 的金属球接触再分开，则 每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半， 即 Q1′＝Q2′＝ Q1＋Q2 ，电性与两球原来所带电荷总量的电性相同． 2
配人教版 三、库仑定律
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选修1-1
1．内容：真空中两个静止点电荷间的相互作用力，跟它
们 电 荷 量 的 乘 积 成 ________ 正比 ， 跟 它 们它们的________ 连线上 ． ________
Q1Q2 k 2 r 2．表达式： F＝________________ ，其中k是一个常量，
现象
原因 举例
实质
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
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2017-2018学年人教版选修1-1 3.5 高压输电 课件(22张)
栏目 导引
变式训练
第三章 电磁感应
远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说 法正确的是( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比 D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比 P送 P 2送 解析：选 CD. I 线 ＝ 可知 ΔP＝ 2 · R 线 ，选 U送 U送
栏目 导引
第三章 电磁感应
【关键提醒】
找出输电线上的不变量，并注意输电电压、
损失电压的区别和功率、电压联系是解决本题的关键．
【精讲精析】 导线的横截面积越大，导线 的电阻越小，电能损失就越小，A 对；在输 送功率一定的前提下，提高输送电压 U，由 P I＝ 知，能减小电流 I，从而减小发热损耗， U P B 对；若输送电压一定，由 I＝ 知，输送的 U 电功率 P 越大，I 越大，发热损耗就越多，C 错；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、 经济性等各种因素 ,不是电压越高越好， D 对．
功率一定的条件下，提高输电电压会减小输 电线上的电流，根据欧姆定律输电线上的电 压损失也会减小，所以不矛盾．
栏目 导引
第三章 电磁感应
四、电网供电 将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接
起来，形成全国性或地区性输电网络，这就
是________ ，使用电网送电，优点有： 电网 1．可以降低运输一次能源的成本，获得最 大的经济效益． 2．电网可以保证发电和供电系统的安全与 可靠，调整不同地区电力供需的平衡，保障 供电的质量．
太重，减小了架设困难．
栏目 导引
第三章 电磁感应
三、降低输电电流 在输送一定功率的电能时，要减小输送的电
2017-2018学年高中物理)人教版选修1-1：第三章 第一节 电磁感应现象
第 三 章 电 磁 感 应
第 一 节 电 磁 感 应 现 象
理解教材新知
知识点一
知识点二 考向一 考向二
随堂基础巩固 课时跟踪训练
把握热点考向
应用创新演练
1.电磁感应现象是指闭合电路
的一部分在磁场中做切割磁 感线的运动时产生感应电流 的现象，是英国科学家法拉 第在电流磁效应的启发下通
过大量实验发现的。
在(c)中，线圈从图示位置绕ab边转动90°的过程中，
线圈面积不变，但磁感线与线圈平面的夹角越来越小，穿 过线圈的磁感线条数在减少，故磁通量越来越小，线圈中 有感应电流产生。 答案：(b)(c)
[例1]
如图3－1－3所示，一水
平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁 铁N极附近下落，保持bc边在纸外， ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过 图3－1－3
动时，导体中就产生 电流 。物理学中把这类现象叫做电
磁感应。 3．感应电流 由 电磁感应 产生的电流叫做感应电流。
1．下列现象中属于电磁感应现象的是
A．磁场对电流产生力的作用
(
)
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选 项B是正确的。 答案：B
积S变化引起的；或者是B和S都变化引起的。
(2)感应电流产生条件的理解： 产生感应电流的条件有以下两个：①闭合电路，②磁 通量发生变化。 3．产生感应电流的常见类型有以下几种 (1)导体棒切割磁感线： 导体棒ab切割磁感线时，闭合回路产生感应电流。(如 图3－1－1甲)
图3－1－1
(2)条形磁铁插入或拔出： 条形磁铁插入或拔出线圈时，回路中有电流产生，但 磁铁在线圈中不动时，回路中无电流产生。(如图3－1－1乙)
第 一 节 电 磁 感 应 现 象
理解教材新知
知识点一
知识点二 考向一 考向二
随堂基础巩固 课时跟踪训练
把握热点考向
应用创新演练
1.电磁感应现象是指闭合电路
的一部分在磁场中做切割磁 感线的运动时产生感应电流 的现象，是英国科学家法拉 第在电流磁效应的启发下通
过大量实验发现的。
在(c)中，线圈从图示位置绕ab边转动90°的过程中，
线圈面积不变，但磁感线与线圈平面的夹角越来越小，穿 过线圈的磁感线条数在减少，故磁通量越来越小，线圈中 有感应电流产生。 答案：(b)(c)
[例1]
如图3－1－3所示，一水
平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁 铁N极附近下落，保持bc边在纸外， ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过 图3－1－3
动时，导体中就产生 电流 。物理学中把这类现象叫做电
磁感应。 3．感应电流 由 电磁感应 产生的电流叫做感应电流。
1．下列现象中属于电磁感应现象的是
A．磁场对电流产生力的作用
(
)
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选 项B是正确的。 答案：B
积S变化引起的；或者是B和S都变化引起的。
(2)感应电流产生条件的理解： 产生感应电流的条件有以下两个：①闭合电路，②磁 通量发生变化。 3．产生感应电流的常见类型有以下几种 (1)导体棒切割磁感线： 导体棒ab切割磁感线时，闭合回路产生感应电流。(如 图3－1－1甲)
图3－1－1
(2)条形磁铁插入或拔出： 条形磁铁插入或拔出线圈时，回路中有电流产生，但 磁铁在线圈中不动时，回路中无电流产生。(如图3－1－1乙)
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2．表达式：F＝_____k_Q__r1Q2__2 ______，其中k是一个常量， 叫___静__电__力__常__量_____，F是两个点电荷间的静电力，Q1、Q2是 它们所带的电荷量，r是它们之间的__距__离____．
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3．适用条件：(1)真空中；(2)点电荷． 4．点电荷 一般地，如果带电体间的距离比它们自身线度的大小 __大__得__多__，以至带电体的_形__状__和__大__小__对相互作用力的影响可 以忽略不计，这样的带电体就可以看作点电荷．
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一 电荷 库仑定律
配人教版 物理 选修1-1
一、电荷及其产生 1．自然界中的电荷分为两种，即__正__电__荷__和_负__电__荷___． 2．电荷与电荷间有相互作用，相互作用力的规律是：同 种电荷__相__斥____，异种电荷__相__吸____．
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二、电荷守恒定律 1．内容：电荷既不能创生，也不能__消__灭____，只能从一 个物体转移到______另__一__个__物__体________，或者从物体的一部分 转移到_______另__一__部__分_____；在转移过程中，电荷的___总__量___ 保持不变，就是电荷守恒定律． 2．元电荷 电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小
配人教版 物理 选修1-1 三、库仑定律的理解和应用 1．适用条件：适用于真空中的点电荷． 真空中的电荷若不是点电荷，如图1－1－1所示．同种电 荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距 离会减小，如图(b)所示．
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3．适用条件：(1)真空中；(2)点电荷． 4．点电荷 一般地，如果带电体间的距离比它们自身线度的大小 __大__得__多__，以至带电体的_形__状__和__大__小__对相互作用力的影响可 以忽略不计，这样的带电体就可以看作点电荷．
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一 电荷 库仑定律
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一、电荷及其产生 1．自然界中的电荷分为两种，即__正__电__荷__和_负__电__荷___． 2．电荷与电荷间有相互作用，相互作用力的规律是：同 种电荷__相__斥____，异种电荷__相__吸____．
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二、电荷守恒定律 1．内容：电荷既不能创生，也不能__消__灭____，只能从一 个物体转移到______另__一__个__物__体________，或者从物体的一部分 转移到_______另__一__部__分_____；在转移过程中，电荷的___总__量___ 保持不变，就是电荷守恒定律． 2．元电荷 电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小
配人教版 物理 选修1-1 三、库仑定律的理解和应用 1．适用条件：适用于真空中的点电荷． 真空中的电荷若不是点电荷，如图1－1－1所示．同种电 荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距 离会减小，如图(b)所示．
人教版高中物理选修1-1课件第三章第一节
【精讲精析】 由于磁铁的磁感线是闭合的 曲线，在磁体内部由S极指向N极，在磁体外 部是由N极指向S极，且在磁体外的磁感线分 布在磁体四周很大的空间内．穿过弹簧的磁 感线有磁体内部向上的，也有磁体外部向下
的，实际穿过弹簧的磁通量是合磁通量，即 向上的磁感线条数与向下的磁感线条数之差.
当弹簧面积增大后，穿过弹簧向上的磁感线 条数没有变化，而向下的磁感线条数增多， 磁感线抵消增多，合磁通量反而减小，所以 B选项正确． 【答案】 B
【 精 讲 精 析 】(1) 将 线 框 由 正 方 形 拉 成 圆 形 , 面积增大，闭合回路中磁通量增大，所以有 感应电流产生． (2)应分两个过程分析：当线框在磁场区中运 动时，磁通量不变，无感应电流产生；在线 框离开磁场区的过程中，磁通量减少，有感 应电流产生．
(3)当线框以cd边为轴旋转时，穿过线框的磁 通量发生变化，有感应电流产生． 【答案】 见精讲精析
例1 (2012·衡阳学业水平模拟)如图3－1－ 1所示，环形金属轻弹簧，套在条形磁铁中 心位置，若将弹簧沿半径方向向外拉，使其 面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量 将( )
图3－1－1
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定变化情况
【关键提醒】 解答本题应注意以下两点 (1)磁感线是闭合曲线，磁铁内部磁感线方向 由S极指向N极，而外部磁感线方向由N极指向 S极； (2)磁通量是穿过运动 [经典案例]如图3－1－6所示，竖直放置的长 直导线通有图示方向的恒定电流I，有一闭合 矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在下 列情况中,能在线框中产生感应电流的是( )
图3－1－6
A．线框向下平动 B．线框向右平动 C．线框以ab为轴转动 D．线框以直导线为轴转动 【审题指导】 解答本题的关键是准确掌握 通电直导线周围磁感线的空间分布，然后根 据线圈的运动判断通过线圈的磁通量是否变 化．
人教版高中物理选修1-1课件第3章3
配人教版 物理 选修1-1
温馨提示
各种使用交变电流的电器上，所标注的电压、电流
都是有效值．
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四、交流电能通过电容器 直流 交流 电容器具有“隔________ ，通________” 的特点，故在电子技 术上广泛应用．
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一、交变电流的产生
1．交流发电机 各种发电机都由固定不动的“定子”和连续转动的“转子”组成． 常见发电机有两类： (1)旋转电枢式发电机：线圈在磁场中旋转．线圈(电枢)是转子
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交流电变化规律和图象
图3－3－4
【答案】B
配人教版 物理 选修1-1
配人教版 物理 选修1-1
【答案】B
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配人教版 物理 选修1-1 解析 根据交变电流的定义判断，大小和方向都随时间做周期
性变化的电流叫做交变电流．符合此定义的是B、C两图，A
、D两图中只是电流的大小做周期性变化，方向未变，不符合 定义． 答案 BC 实际的交变电流都是大小、方向都做周期性变化的 借题发挥
，但从概念上讲，只要方向周期性变化，我们就称之为交变电
，磁体是定子．
配人教版 物理 选修1-1
(2)旋转磁极式发电机：磁体转动，是转子；线圈不动，是定
子． 无论是线圈转动，还是磁体转动，都是转子的转动使得穿过线 圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势．
配人教版 物理 选修1-1 2．交变电流的产生
(1)正弦式交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁
配人教版 物理 选修1-1 交流电变化规律和图象 【典例2】一个正弦规律变化的交变电流的图象如图3－3－2
(人教版)高中物理人教版选修1-1(全部课件)
知
识
点
1 学
业
分
层
一、电荷 库仑定律
测 评
知 识 点
2
2020/11/29
学习目标 1.知道两种电荷及其相互作用，电荷量 的概念，了解三种带电方式．(重点) 2．知道元电荷、点电荷的概念，理解 电荷守恒定律．(难点) 3．理解库仑定律的含义及其表达式、 适用条件．(重点) 4．学会应用库仑定律进行简单的计 算．(重点、难点)
2020/11/29
2．检验物体是否带电可用验电器 (1)利用接触带电：使待检验物体与验电器小球接触，若带电，验电器箔片 张开，若不带电，则不张开． (2)利用感应起电： 使待检验物体靠近验电器的金属小球，如果物体带电，则与金属小球与箔 片及连接它们的金属杆产生静电感应，验电器两箔片张开．这种检验方法最大 的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量．
2020/11/29
2．梳过干燥头发的塑料梳子(或尺子)能吸引轻小物体；冬春季节脱化纤衣 服时会听到“噼噼啪啪”的响声，晚上还会看到电火花；触摸带电导体球的人 头发会成爆炸式立起来…以上这些常见现象的发生都是因为物体带有电．那你 知道可以通过哪些方式使物体带电吗？
【提示】 (1)摩擦起电，即电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体．(2) 感应起电，即电荷(电子)从物体的一部分转移到另一部分．(3)接触带电．
2020/11/29
1．对感应起电的理解 (1)过程及现象： 取一对用绝缘支柱支持的金属导体 A、B，使它们彼此接触．起初它们不带 电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图 1-1-1 甲所示． ①带正电荷的球 C 移近导体 A，可以看到 A、B 上的金属箔都张开了，这表 示 A、B 上都带了电荷，如图 1-1-1 乙所示． ②如果把 A、B 分开，然后移去 C，可以看到 A 和 B 仍带有电荷，如图 1-1-1 丙所示．
识
点
1 学
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一、电荷 库仑定律
测 评
知 识 点
2
2020/11/29
学习目标 1.知道两种电荷及其相互作用，电荷量 的概念，了解三种带电方式．(重点) 2．知道元电荷、点电荷的概念，理解 电荷守恒定律．(难点) 3．理解库仑定律的含义及其表达式、 适用条件．(重点) 4．学会应用库仑定律进行简单的计 算．(重点、难点)
2020/11/29
2．检验物体是否带电可用验电器 (1)利用接触带电：使待检验物体与验电器小球接触，若带电，验电器箔片 张开，若不带电，则不张开． (2)利用感应起电： 使待检验物体靠近验电器的金属小球，如果物体带电，则与金属小球与箔 片及连接它们的金属杆产生静电感应，验电器两箔片张开．这种检验方法最大 的优点是不会改变待检验物体上的带电荷量．
2020/11/29
2．梳过干燥头发的塑料梳子(或尺子)能吸引轻小物体；冬春季节脱化纤衣 服时会听到“噼噼啪啪”的响声，晚上还会看到电火花；触摸带电导体球的人 头发会成爆炸式立起来…以上这些常见现象的发生都是因为物体带有电．那你 知道可以通过哪些方式使物体带电吗？
【提示】 (1)摩擦起电，即电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体．(2) 感应起电，即电荷(电子)从物体的一部分转移到另一部分．(3)接触带电．
2020/11/29
1．对感应起电的理解 (1)过程及现象： 取一对用绝缘支柱支持的金属导体 A、B，使它们彼此接触．起初它们不带 电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图 1-1-1 甲所示． ①带正电荷的球 C 移近导体 A，可以看到 A、B 上的金属箔都张开了，这表 示 A、B 上都带了电荷，如图 1-1-1 乙所示． ②如果把 A、B 分开，然后移去 C，可以看到 A 和 B 仍带有电荷，如图 1-1-1 丙所示．
【最新】高中物理人教版选修1-1课件：第三章+第三节+交变电流.ppt
D．如果线圈的转动是匀速的，则线圈产生的感应电动势 和感应电流是周期性的
解析：这是一个旋转电枢式交流发电机模型，当线圈在磁 场中转动时，线圈产生的感应电动势和感应电流都随时间 变化，线框转动一周，完成一个周期性变化，对应的指针 左右摆动一次，故选项A正确。当线圈平面跟磁感线平行 时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈的两条边切割磁感线， 此时的速度方向跟磁感线垂直，所以此时线圈中的感应电 动势最大，对应的感应电流也最大，所以B项正确。
第第 三三 章节 电交 磁变 感电 应流
理解 教材 新知
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
把握热点考向
考向一 考向二
应用创新演练
随堂基础巩固 课时跟踪训练
1.大小、方向随时间做周期性变化的 电流叫交变电流，完成一次周期性 变化所用的时间叫做交流电的周 期；在1秒内发生周期性变化的次 数叫交流电的频率。
1. 如图3－3－2所示为交流发电 机的结构和原理示意图，当线 圈在磁场中缓缓转动时，观察 电流表的指针，可以判断( )
图3－3－2
A．指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈转动一周指针 左右摆动一次
B．当线圈平面转动到跟磁感线平行时，电流表指针的偏 转角最大
C．当线圈平面转动到跟磁感线垂直时，电流表指针的偏 转角最大
2．正弦交流电的电流、电压随时间 按正弦函数的规律变化，公式为i ＝Imsin ωt或u＝Umsin ωt，式中 Im和Um分别是电流和电压的最大 值，叫做交流电的峰值。
3．电容器“隔直流、通交流” 的现 象，是电容器利用交流电的周 期性变化，发生周期性的充 电、放电，表现为交流电通过 了电容器。
2．描述交变电流的物理量 (1)瞬时值：i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt。 (2)峰值：电流和电压的最大值，即Im和Um。 (3)周期和频率： 周期与频率的关系：T＝1f 或f＝T1 。
解析：这是一个旋转电枢式交流发电机模型，当线圈在磁 场中转动时，线圈产生的感应电动势和感应电流都随时间 变化，线框转动一周，完成一个周期性变化，对应的指针 左右摆动一次，故选项A正确。当线圈平面跟磁感线平行 时，穿过线圈的磁通量为零，但线圈的两条边切割磁感线， 此时的速度方向跟磁感线垂直，所以此时线圈中的感应电 动势最大，对应的感应电流也最大，所以B项正确。
第第 三三 章节 电交 磁变 感电 应流
理解 教材 新知
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
把握热点考向
考向一 考向二
应用创新演练
随堂基础巩固 课时跟踪训练
1.大小、方向随时间做周期性变化的 电流叫交变电流，完成一次周期性 变化所用的时间叫做交流电的周 期；在1秒内发生周期性变化的次 数叫交流电的频率。
1. 如图3－3－2所示为交流发电 机的结构和原理示意图，当线 圈在磁场中缓缓转动时，观察 电流表的指针，可以判断( )
图3－3－2
A．指针随着线圈的转动而摆动，并且线圈转动一周指针 左右摆动一次
B．当线圈平面转动到跟磁感线平行时，电流表指针的偏 转角最大
C．当线圈平面转动到跟磁感线垂直时，电流表指针的偏 转角最大
2．正弦交流电的电流、电压随时间 按正弦函数的规律变化，公式为i ＝Imsin ωt或u＝Umsin ωt，式中 Im和Um分别是电流和电压的最大 值，叫做交流电的峰值。
3．电容器“隔直流、通交流” 的现 象，是电容器利用交流电的周 期性变化，发生周期性的充 电、放电，表现为交流电通过 了电容器。
2．描述交变电流的物理量 (1)瞬时值：i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt。 (2)峰值：电流和电压的最大值，即Im和Um。 (3)周期和频率： 周期与频率的关系：T＝1f 或f＝T1 。
人教版高中物理选修1-1课件第3章-3
图3－3－3
【解析】 由图知，感应电动势的最大值Em＝311 V， 周期T＝0.02 s，所以频率f＝T1＝0.102 Hz＝50 Hz.
【答案】 311 50
对交流电有效值的理解
【问题导思】 1．什么是交流电的有效值？在什么情况下用有效值？ 2．公式中的 22倍的关系，适用于什么电流？
相同电阻 1．在定义有效值时要注意：三同相同时间
2 m
R×1×10－2，直流电流I通过R相同时
间产生的热量为I2R×2×10－2.
由有效值的定义知：(
Im 2
)2R×1×10－2＋I
2 m
R×1×10－2＝
I2R×2×10－2，得I＝
3 2 Im.
【答案】 D
交变电流交 描流 述发 交电 变机 电流的物理量 交变电流有效值
1．如下图中的电流i随时间变化的图象中，表示交流电 的是( )
图3－3－1
(5)描述交变电流的物理量 ①瞬时值：交流电在 某一时刻 的值．
②峰值：电动势、电流、电压的最大值．
③周期和频率：表示交变电流 变化的快慢 我国使用的交流频率为 50 Hz.
，T＝1f .
2．思考判断 (1)交流发电机可以将机械能转化为电能．(√) (2)家用照明电是交变电流．(√) 3．探究交流 描述交变电流的物理量有哪些？ 【提示】 瞬时值、峰值、周期和频率.
2．思考判断 (1)电容器在交流电路中对电流有阻碍作用．(√) (2)交变电流的有效值是以电流的热效应定义的．(√) 3．探究交流 交变电流是怎样通过电容器的？ 【提示】 在交流电路中，电容器交替进行充电和放 电，电路中形成电流.
交流电的产生
【问题导思】 1．交流电是如何产生的？ 2．什么是中性面，在中性面时磁通量和感应电动势的 大小分别处于什么情况？
【解析】 由图知，感应电动势的最大值Em＝311 V， 周期T＝0.02 s，所以频率f＝T1＝0.102 Hz＝50 Hz.
【答案】 311 50
对交流电有效值的理解
【问题导思】 1．什么是交流电的有效值？在什么情况下用有效值？ 2．公式中的 22倍的关系，适用于什么电流？
相同电阻 1．在定义有效值时要注意：三同相同时间
2 m
R×1×10－2，直流电流I通过R相同时
间产生的热量为I2R×2×10－2.
由有效值的定义知：(
Im 2
)2R×1×10－2＋I
2 m
R×1×10－2＝
I2R×2×10－2，得I＝
3 2 Im.
【答案】 D
交变电流交 描流 述发 交电 变机 电流的物理量 交变电流有效值
1．如下图中的电流i随时间变化的图象中，表示交流电 的是( )
图3－3－1
(5)描述交变电流的物理量 ①瞬时值：交流电在 某一时刻 的值．
②峰值：电动势、电流、电压的最大值．
③周期和频率：表示交变电流 变化的快慢 我国使用的交流频率为 50 Hz.
，T＝1f .
2．思考判断 (1)交流发电机可以将机械能转化为电能．(√) (2)家用照明电是交变电流．(√) 3．探究交流 描述交变电流的物理量有哪些？ 【提示】 瞬时值、峰值、周期和频率.
2．思考判断 (1)电容器在交流电路中对电流有阻碍作用．(√) (2)交变电流的有效值是以电流的热效应定义的．(√) 3．探究交流 交变电流是怎样通过电容器的？ 【提示】 在交流电路中，电容器交替进行充电和放 电，电路中形成电流.
交流电的产生
【问题导思】 1．交流电是如何产生的？ 2．什么是中性面，在中性面时磁通量和感应电动势的 大小分别处于什么情况？
2017-2018学年度高中物理(人教版)选修1-1教学课件：第三章 四、变压器
典题例解 【例 1】 如图为一台变压器,原、副线圈的匝数分别为 n1=400 匝,n2=800 匝,连接导线的电阻忽略不计,那么可以确定( )
A.这是一台降压变压器 B.副线圈中产生的电动势是利用电磁感应产生的 C.当原线圈通大小变化的直流电流时,副线圈中没有电流 D.断开负载电阻 R,副线圈两端电压降为零 解析:变压器的原理就是利用原、 副线圈中的电磁感应现象而工 作的.当副线圈中的匝数比原线圈中的匝数多时,为升压变压器;反之 为降压变压器.只要原线圈接的是变化电流,副线圈中就一定有感应 电动势产生,与副线圈是否闭合无关. 答案:B
蓄电池提供的是直流,在这里却能用变压器得到高电压.请回答 这与变压器是改变交变电流的作用是否矛盾?
答案:不矛盾.变压器能否变压或变流的关键是通入的电流是否 变化,只要电流大小变化就会在铁芯中产生变化的磁场,从而使穿过 副线圈的磁通量变化,引起感应电动势.材料中当开关由闭合变为断 开时,原线圈中电流迅速减小,将引起铁芯中的磁场迅速减弱,从而在 副线圈中产生很高的电压,这与变压器改变交变电流的作用并不矛 盾.
由于不存在各种能量损失,所以变压器的输出功率等于输入功 率,P2=P1,用 U、 I 代换得 U2I2=U1I1,所以有 1 = =
������2 ,这就是电流与匝数的关系,原、副线圈中的电流与匝数成反比. ������1 ������1 ������ 得 1 ������2 ������2
=
典题例解 【例 2】 (双选)如图甲所示为我们常见的街头变压器,它们通常 是把变电站送来的正弦式交流电压转换为我们生活中常用的交流 电压.原线圈所接电源电压波形如图乙所示,原、副线圈匝数比 n1∶ n2=10∶1,串联在原线圈电路中的电流表示数为 1 A.下列说法中正 确的是( )
人教版物理选修1-1课件：第三章 电磁感应 3.4
������ ������2 ������ 1
当变压器有多个副线圈时, ������1������1 = ������2������2 + ������3������3 + ⋯ 。
一
二
4.制约思路: ������ (1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比 1 一定时 , 输出电压������2 由输入电压������1 决定 , 即������2 =
������2 ������ 1
式可知 ,I2 越大 ,I1 越大。 (3)变压器变压、变流但不改变交变电流的频率和周期。
一
二
二、解决变压器问题的思路 ������ ������ 1.电压思路:变压器原、副线圈的电压之比为 1 = 1 ; 当变压器有多个副线圈时,
������1 ������ 1
=
四、变压器
1.了解变压器的构造,知道变压器为什么能够改变交变电流的电 压。 2.由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的 关系。 3.了解几种常见的变压器类型及其应用。
一
二
三
一、变压器 1.结构:闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈。与电源相连的线圈 叫原线圈,也叫初级线圈,与负载相连的线圈叫副线圈,也叫次级线 圈。 2.作用:能改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率。
一
二
三
二、理想变压器两个线圈的电压、电流、电功率的关系 1.变压比公式:U1∶U2=n1∶n2。 2.变流比公式:I1∶I2=n2∶n1(只适用于一个副线圈)。 3.功率关系:P1=P2(理想变压器)。
一
二
三
汽油机做功冲程开始,汽缸中的汽油和空气混合后要靠火花塞点 燃,但是汽车蓄电池的电压只有12 V,不能在火花塞中产生火花。为 此,要使用图中所示的点火装置。你知道汽油机的火花塞是如何产 生火花的吗?
当变压器有多个副线圈时, ������1������1 = ������2������2 + ������3������3 + ⋯ 。
一
二
4.制约思路: ������ (1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比 1 一定时 , 输出电压������2 由输入电压������1 决定 , 即������2 =
������2 ������ 1
式可知 ,I2 越大 ,I1 越大。 (3)变压器变压、变流但不改变交变电流的频率和周期。
一
二
二、解决变压器问题的思路 ������ ������ 1.电压思路:变压器原、副线圈的电压之比为 1 = 1 ; 当变压器有多个副线圈时,
������1 ������ 1
=
四、变压器
1.了解变压器的构造,知道变压器为什么能够改变交变电流的电 压。 2.由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的 关系。 3.了解几种常见的变压器类型及其应用。
一
二
三
一、变压器 1.结构:闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈。与电源相连的线圈 叫原线圈,也叫初级线圈,与负载相连的线圈叫副线圈,也叫次级线 圈。 2.作用:能改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率。
一
二
三
二、理想变压器两个线圈的电压、电流、电功率的关系 1.变压比公式:U1∶U2=n1∶n2。 2.变流比公式:I1∶I2=n2∶n1(只适用于一个副线圈)。 3.功率关系:P1=P2(理想变压器)。
一
二
三
汽油机做功冲程开始,汽缸中的汽油和空气混合后要靠火花塞点 燃,但是汽车蓄电池的电压只有12 V,不能在火花塞中产生火花。为 此,要使用图中所示的点火装置。你知道汽油机的火花塞是如何产 生火花的吗?
人教版高中物理选修1-1 第3章 第1节 电磁感应现象(共19张PPT)
即通电螺线管磁 场发生变化
由此，我们可以看出，闭合回路包围的面积发生变化或者磁场发生变 化都可以产生电流，也就是说，闭合电路中电流的产生与闭合回路包围的 面积以及磁场这两个因素有关。
我们在第一章学习磁场的时候，还学习了一个新物理量——磁通量Φ=BS。
从公式可以看出来，磁通量与磁场、面积这两个因素有关。磁通量的变化△Φ 可以由面积的变化△S或者磁场的变化△B得来的， 即△Φ = △B.△S,所以，我 们可以用磁通量的变化来描述面积的变化以及磁场的变化。
发现了电流的磁效应，证明了电流能够产生
磁场。这个发现就像海浪一样冲击着欧洲大陆， 激起了当时科学界研究电磁联系的热潮！
人们开始思考：既然电流能在 周围产生磁场，那么，反过来，磁 场是否也能产生电流呢？
这个想法就像棉花糖一样紧紧地吸 引着当时的科学家们。从1820年到1831年， 许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与 电的联系之中。比如：
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
可以得到：
1.闭合回路
发生电磁感应现象的条件
2.磁通量发生变化
①回路包围的面 积发生变化
②磁场发生变化
③磁场、面积都 发生变化
如果要使一个闭合回路中出现电流，那么，回路中就必须要有 一个电源。我们把衡量这个电源大小的物理量称为电动势。
我们也可以把电动势理解为开路回路中的电压，用符号E来代表 它，单位与电压的单位同样是伏，符号是V。如果将大螺线管看成电 源的话，这个电源的电动势就叫感应电动势，在其他条件不变的条件 下感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小。
现象： 指针
摆动
不摆动
特点： 磁场的强弱没有发生变化，但是闭合回 路包围的面积发生变化
由此，我们可以看出，闭合回路包围的面积发生变化或者磁场发生变 化都可以产生电流，也就是说，闭合电路中电流的产生与闭合回路包围的 面积以及磁场这两个因素有关。
我们在第一章学习磁场的时候，还学习了一个新物理量——磁通量Φ=BS。
从公式可以看出来，磁通量与磁场、面积这两个因素有关。磁通量的变化△Φ 可以由面积的变化△S或者磁场的变化△B得来的， 即△Φ = △B.△S,所以，我 们可以用磁通量的变化来描述面积的变化以及磁场的变化。
发现了电流的磁效应，证明了电流能够产生
磁场。这个发现就像海浪一样冲击着欧洲大陆， 激起了当时科学界研究电磁联系的热潮！
人们开始思考：既然电流能在 周围产生磁场，那么，反过来，磁 场是否也能产生电流呢？
这个想法就像棉花糖一样紧紧地吸 引着当时的科学家们。从1820年到1831年， 许多著名的科学家纷纷投身于探索磁与 电的联系之中。比如：
穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
可以得到：
1.闭合回路
发生电磁感应现象的条件
2.磁通量发生变化
①回路包围的面 积发生变化
②磁场发生变化
③磁场、面积都 发生变化
如果要使一个闭合回路中出现电流，那么，回路中就必须要有 一个电源。我们把衡量这个电源大小的物理量称为电动势。
我们也可以把电动势理解为开路回路中的电压，用符号E来代表 它，单位与电压的单位同样是伏，符号是V。如果将大螺线管看成电 源的话，这个电源的电动势就叫感应电动势，在其他条件不变的条件 下感应电动势的大小决定了电路中感应电流的大小。
现象： 指针
摆动
不摆动
特点： 磁场的强弱没有发生变化，但是闭合回 路包围的面积发生变化
物理选修1-1 第三章 课件
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，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
要点1 关于交变电流的理解
1．交变电流的产生 • 交变电流的产生是电磁感应现象的应用，因此遵 守法拉第电磁感应定律.矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁感线的轴转动时，穿过线圈的磁通量发 生变化，因而产生感应电动势和感应电流.由于磁 通量的变化不是均匀的，故磁通量的变化率 ΔΦ/Δt是随时间变化的，感应电动势的大小及感 应电流的大小也随时间发生变化，线圈平面过中 性面时，电流方向发生变化，产生的感应电流随 时间做周期性变化.
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.
变式迁移
1.以下说法正确的是( ) A磁场越强，磁通量的变化率越大 B.回路的磁通量越大，磁通量的变化率越大 C.回路匝数越多，磁通量的变化率越大 D回路磁通量变化越快，磁通量的变化率越大
要点2 .感应电动势的大小—— 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，即E=ΔΦ/Δt. • 1.若穿过线圈的磁通量发生变化，且线圈的匝数 为n,则电动势表示式为E=n ΔΦ/Δt • 计算电动势E时，有以下几种情况： E=n ΔB/Δt * S——面积不变，磁感应强度变化； E=n ΔS/Δt *B——面积改变，磁感应强度不变.
2017-2018学年度高中物理(人教版)选修1-1教学课件：第三章 五、高压输电
为什么要采用高压输电呢?
答案:这要从输电线路上损耗的电功率谈起,当电流通过导线时, 就会有一部分电能变为热能而损耗掉了.从减少输电线路上的电功 率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说,远距离输送电能要 采用高电压或超高电压.为什么是这样呢?这就是本节课要探究的.
预习导引
一、减少电能损失的途径 1.要减少电能输送时的损失,有两个途径:减小输电线的电阻、 减小输送的电流. 2.为保持输送功率不变,采用高压输电来减小输电电流.
答案:C
二、
高压输电
知识精要 1.远距离电网输电流程图甲及电路图乙.
2.分析输电问题的基本思路: (1)输送一定功率的电能,电压越高,输电线中的电流越小,导线 因发热而损失的电能越少,所以由发电厂发出的电应先用升压变压 器升压,设输入电压为 U1,输送电压为 U2,则有 (2)若输送功率为 P,则输电线上的电流
(4)用户实际得到的功率 P'=P-P 损.
典题例解 【例 2】 某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW,输出电压 为 400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用 2 kV 高压 输电,最后用户得到 220 V、9.5 kW 的电能.求: (1)升压变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2; (2)输电线路导线电阻 R. 思路点拨:升压变压器原、副线圈上电压分别为 U1=400 V、 U2=2 kV. 由能量守恒知:输出功率等于用户功率和损失功率之和.
2
������2 ������
������送 2
,所以输电电压提高到原来的 n 倍,输
1 ������
电线上的功率损失降为原来的 2 . 综上可知,①在远距离输电中采用高压输电是比较有效可行的. ②减小导线电阻方面,采用导电性能较好的铝线,且为多股绞线 拧成.为增大其机械强度,绞线中心用钢线. 2.输电线上的电压损失 输电电流通过输电线电阻,损失电压 U 损=IR,用户得到的电压 U'=U-U 损.
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迁移应用
磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条 数”.在如图所示磁场中,S1、S2、S3 为三个面积相同的相互平行的线 圈,穿过 S1、S2、S3 的磁通量分别为 Φ 1、Φ 2、Φ 3 且都不为 0.下列 判断正确的是( ) A.Φ 1 最大 B.Φ 2 最大 C.Φ 3 最大 D.Φ 1、Φ 2、Φ 3 相等 答案:A
用公式表示为 Φ =BS.
(1)磁通量公式 Φ =BS 适用于 B 与 S 垂直的情况,当 B 与 S 不垂 直时,可通过求垂直 B 方向的投影面积或垂直 S 方向上 B 的分量来 求磁通量. (2)穿过某一闭合回路的磁通量变化,其原因可能是由于磁感应 强度 B 变化引起的,也可能是由于该回路在垂直磁场方向的有效投 影面积 S 变化引起的,或者是 B 和 S 都变化引起的. 2.磁通量有方向,但它是标量,可用正负表示其方向.其正负是这 样规定的:任何一个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入时 磁通量为正值,则磁感线从反面穿入时磁通量为负值. 3.合磁通量:当磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁通量 为 Φ 1,反向磁通量为 Φ 2,则合磁通量等于穿过该平面的净磁通量, 即 Φ =Φ 1-Φ 2.
二、
产生感应电流的条件
知识精要 产生感应电流的条件:①闭合电路;②磁通量发生变化. 其常见类型有以下几种. 1.导体棒切割磁感线 如图甲,导体棒 ab 切割磁感线时,闭合回路产生感应电流.
2.条形磁铁插入或拔出 如图乙,条形磁铁插入或拔出线圈时,回路中有感应电流产生;但 磁铁在线圈中不动时,回路中无感应电流产生. 3.电流变化 如图丙,将小螺线管 AB 插入大螺线管 CD 中不动,当开关 S 闭合 或断开时,回路 E 中产生感应电流;当开关 S 闭合,滑动变阻器滑片向 左或向右滑动时,回路 E 中也产生感应电流.
激趣诱思
没有电池也能产生电流
导体切割磁感线
(1)取一根长 1 m 的导线,两头剥去绝缘层. (2)把这根导线与电流计的两个接线柱连接起来. (3)拿着导线并把它放到一块磁性很强的蹄形磁铁的两极之间 (如图). (4)使导线在两极之间上下运动,观察电流计指针是否摆动. (5)使导线在两极间以较大的速度上下运动,再次观察电流计指 针的摆动情况. 这个实验说明了什么问题?这是一种什么现象?
答案:这个实验证实了磁铁不动,闭合回路中的一部分导体在磁 场中做切割磁感线运动时能产生电流.这是一种电磁感应现象.
预习导引
一、电磁感应现象 1.划时代的发现 1831 年英国物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力,终于发 现了电磁感应现象,验证了磁场也能产生电流的设想. 2.电磁感应现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中 就产生电流.物理学中把这类现象叫作电磁感应,由电磁感应产生的 电流叫作感应电流.
二、电磁感应的产生条件 1.磁通量:穿过某一面积的磁感线条数叫作穿过该面积的磁通 量. 2.磁通量公式:Φ =BS,其适用条件:(1)匀强磁场;(2)B 与 S 垂直. 3.磁通量单位:韦伯,简称韦,1 Wb=1 T· m2. 4.产生感应电流的条件:(1)闭合电路;(2)磁通量发生变化.
预习交流 2 奥斯特发现电流的磁效应后,许多物理学家提出了一个对应的 问题:磁场也能产生电流吗?瑞士物理学家丹尼尔· 科拉顿对这个问 题进行了探究:他将一个螺线管与电流计相连,为了避免强磁性磁铁 的影响,他把电流计用长导线连着,放在另外一个房间.科拉顿没有助 手,当他把磁铁投入螺线管中后,立即跑到另一个房间去观察.十分可 惜,他未能观察到电流计指针的偏转.后来有位科学家感叹道:“可怜 的科拉顿,在跑来跑去中丢失了良机.”你认为科拉顿的实验是否成 功产生了感应电流?为什么说他错失了良机?
预习交流 1 1820 年,丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,产生了 极其深远的影响:一方面,在技术上诞生了电流计,制成了电磁铁;另 一方面,在科学上架起了一座连接电和磁的桥梁,导致了电与磁关系 的一系列发现.奥斯特的发现引起了一种对称性思考:既然电流能够 引起磁针的转动,那么能不能用磁铁使导线中产生电流呢?你认为呢? 生活中利用这一原理的装置有什么? 答案:利用磁铁能使导线中产生电流,如生活中的发电机.
思考探究 引起磁通量变化的因素有哪些? 答案:(1)空间磁场分布不变,而闭合回路的面积发生变化. (2)闭合回路面积不变,而磁场发生变化. (3)磁场和闭合回路面积不变,线圈在磁场中转动改变了在垂直 于磁场方向的有效面积.
典题例解 【例 1】
如图所示,线圈平面与水平方向成 θ 角,磁感线竖直向下,设磁感 应强度为 B,线圈面积为 S,则穿过线圈的磁通量 Φ = . 思路点拨:本题关键是
解析:线圈平面 abcd 与磁感应强度 B 方向不垂直,不能直接用 Φ =BS 计算,处理时可以用不同的方法. 方法一:把 S 投影到与 B 垂直的方向即水平方向, 如图中 a'b'cd,S⊥=Scos θ, 故 Φ =BS⊥=BScos θ. 方法二:把 B 分解为平行于线圈平面的分量 B∥和垂直于线圈平 面的分量 B⊥,显然 B∥不穿过线圈,且 B⊥=Bcos θ,故 Φ =B⊥S=BScos θ. 答案:BScos θ
答案:科拉顿的实验成功地产生了感应电流,但因为感应电流只 有在磁通量变化过程中才能产生,所以科拉顿跑动过程中电流已经 消失,所以错失了看到电流计指针偏转的良机.
一、
磁通量及其变化
知识精要 1.磁通量的大小:如图所示,如果在匀强磁场中有一个与磁场方 向垂直的平面,而磁场的磁感应强度为 B,平面的面积为 S,则磁感应 强度 B 与面积 S 的乘积叫作穿过这个面积的磁通量 Φ .
一、
电磁感应现象
目标导航
学习 目标 重点 难点 1.知道电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律 的科学方法、科学态度和科学精神. 2.知道磁通量概念,会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的 大小. 3.通过实验理解感应电流产生的条件. 重点:磁通量及其比较、感应电流产生的条件. 难点:产生感应电流的条件.