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1、电磁感应现象及其应用第九章 电磁感应现象及其应用本章以磁场及电场等知识为基础,研究电磁感应的一系列现象,总结出产生感应 电流的条件,形成了导体做切割磁感线运动而产生的感应电动势的计算公式,应用 右手定则判断感应电动势的方向也是解决问题的关键.基本规律与概念一电磁感应现象1感应电动势2感应电流产生的条件及方向的判断二电磁感应现象的应用1自感现象2交变电流 交变电流的定义 正弦交流电的产生及规律a.产生图象C.表征交流电的物理量(1) 瞬时值(2) 峰值(3) 有效值(4) 周期和频率 应用：(1)变压器(2)远距离输电3电磁场和电磁波a.麦克斯韦电磁场理论b电磁波应用1.用丝线悬挂闭合金属环,悬
2、于 O 点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场.(1) 金属环的摆动会很快停下来,试解释这一现象.(2) 若整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗?2如图所示，矩形线圈abed质量为m,电阻为R,宽为d,长为L,在竖直平面内由静 止开始自由下落,其下方存在如图示方向的磁感强度为 B 的匀强磁场,磁场上.下边 界水平,宽度也为 d.(1)线圈 ab 进入磁场时,感应电流的方向?(2)如果矩形线圈在 ab 边刚进入磁场就开始做匀速直线运动,那么,矩形线圈的 ab 边应该距离磁场的上边界多高的位置开始下落?3上海的部分交通线路上已开始使用非接触式 IC 卡.该卡应用到物理学上的 电磁感应原理.持卡
3、者只要将卡在车门口的一台小机器前一晃,机器就能发出通过 的信号.(1) 电磁感应现象的最早发现者是 (A )A. 法拉第B. 格拉姆C. 西门子D.爱迪生(2) 与这一发现有关的科技革命的突出成就不包括 ( D )A. 电力的广泛应用B. 内燃机和新交通工具的创新C. 新的通讯手段的发明D. 计算机信息技术的出现4照明电路中,为了安全,一般在电能表后面电路上按接一个漏电保护器,如右图所示，当漏电保护器的ef两端未有电压时，脱扣开关K能始终保持接通.当ef两端 一有电压时，脱扣开关K立即会断开，下列说法正确的是A. 当用户家的电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用B. 当相线和零
4、线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用C. 站在地面上的人触及b线时(单线触电)，脱扣开关会自动断开，即有触电保护作 用D. 当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时(双线触电)，脱扣 开关会自动断开，即有触电保护作用分析与解答】漏电保护器是家庭生活中常见的电学仪器,通过变压器的互感原理进行开关控制, 达到保护线路,防止漏电作用.观察工作原理图可知:相线 ab 与零线 cd 双线同向绕 制构成原线圈线路接通时,b与d相连,双线反向连接，磁场相反，无论用户电流的 大小及相线和零线间电压高低如何变化,在副线圈中的磁通量变化率始终为零,因 此ef两端未有电压，脱扣开关始终闭
5、合.当人站在地面上单线触电时，电流不再经 过零线而是通过人体流向大地,此时相线 ab 单线绕制,原副线圈中磁通量发生变 化,ef两端出现电压，脱扣开关断开，当人站在绝缘物上双线触电时,人体形如用电 器，电流通过人体流经零钱，此时相线与零线同样双线绕制，所以 ef 两端电压亦为 零.正确选项为 C.5家用微波炉是利用微波电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管.波导管.微 波加热器炉门直流电源冷却系统控制系统外壳等组成，接通电源后,220V交 流电经一变压器，一方面在次级产生 3.4V 交流对磁控管加热，同时在次级产生 2000V高压经整流加到磁控管的阴阳两极之间，使磁控管产生频率为2450MHz
6、的微 波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物内 分子高额地振动而内外同时迅速变热，并能最大限度地保存食物中的维生素.(1)试计算微波输出功率为700W的磁控管每秒内产生的光子数.(2)试计算变压器的高压变压比.，较(3) 导体能反射微波，绝缘体可使微波透射，而食物通常含有的成分是易吸收微波能而转换成热.故在使用微波炉时应A. 用金属容器盛放食物放火炉内加热B.用陶瓷容器盛放食物火炉内加热C.将微波炉置于磁性材料周围D.将微波炉远离磁性材料周围6图为一表示交变电流随时间变化的图象,此交变电流的有效值是AAB5ACAD3.5A7一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的
7、交变电动势的图象如图所示,则A. 交变电流的频率是4nHzB. 交变电的周期是05sC. 当t = 0时线圈平面与磁感线平行D. 当t = 0.5时,e有最大值8. 现代家庭电器化程度越来越高,用电安全是一个十分突出的问题.(1)下表提供了一组部分人的人体电阻平均值数据.测量项目完全干燥时出汗或潮湿时电阻电流（加 220V）电阻电流（加 220V）手与手之间200kQ5kQ手与脚之间300kQ8kQ手与塑料鞋底之间8000kQ10kQ 从表中可看出干燥时电阻大约是潮湿时电阻的 倍. 在空格中填入，对人体加220伏电压后的电流值. 若对人的安全电流是25mA以下,上述哪几项是十分危险的.（2）大
8、家知道，洗衣机的插头上有三个金属片，插座也是三眼的，其中有一个较长而 粗的是接地金属片,由导线将它与洗衣机的金属外壳连接,一旦插入插座,也就将 洗衣机外壳与大地相连通.洗衣机的外壳是金属的（有许多地方没有油漆）,左上图 表示插头没有接地线,外壳与相线（俗称火线）接触漏电,手触及外壳.右上图表示 插头中有接地线,接在洗衣机外壳,此时发生漏电.通过讨论说明为什么三眼插头 比两眼插头更安全？（试在下图中画出电流经过的路线，假设此时M为正,N为负，并 画出简单的电路模型加以分析）（3）.电路上有规格为10A的熔丝（俗称保险丝），如右图所示用电器R的功率是 1500W,这时通过熔丝实际电流是多少？一个潮
9、湿的人，手脚触电，为什么熔丝不会 断（即熔丝不能救人命）.（4）如下图所示是一种触电保安器,变压器A处用相线和零线双股平行绕制成线圈, 然后接到用电器.B处有一个输出线圈.一旦线圈中有电流，经放大后便能推动继电 器 J 切断电源.试说明: 为什么多开灯不会使保安器切断电源. 为什么有人 手一地触电保安器会切断电源 该保安器能不能为双手相线一零线触电保安?为什么?参考答案】1:4080倍干燥时电流分别为 lmA,0.7mA,0.28mA,潮湿时电流分别为:44mA,27.5mA,22Ma潮湿时各种情况均有危险2电流路径如下图所示三眼插头比两眼插头安全.左图为二眼插头,一旦漏电,电流将流经人体;右
10、 图为三眼插头,一旦漏电,电流将通过接地板流入地下,（相当于一个短路导线）,几 乎没有电流通过人体.3通过熔丝的实际电流是 6.8A人的手脚触电时,通过人体电流是 0.0275A熔丝点电流为6.828A,小于10A,故熔丝不会断去4.变压器A线臼因双股并绕,正向电流与反向电流产生的磁性相互抵消，多开灯. 少开灯都如此.所以线圈 B 中无感应电流,保安器的控制开关 J 不工作,不会自动切 断电源.当人 手一地触电时,相线中电流有一部分直接通过人体，流入大地，不从A线 圈中回流,保安器铁芯中有磁通量变化,B线圈有电流输出，保安器开关J工作，自动切断电源. 相线一零线触电时，与多打开几盏电灯情况相似
11、,A线圈中正反向电流总是 相等,不引起磁通量变化,保安器不能自动切断电源,不起保安作用.综合点:本题首先是物理知识内部电流.电路.电磁感应等各部分的综合它还涉及 人身用电安全的问题，有较重要的现实意义解答本题在一定程度能考查解答者所 学知识联系实际问题的能力.有几点说明:本题中洗衣机的底部有塑料垫脚,因此它的外壳是不直接接地的,保安器的控制开关J应带有电流放大装置因为变压器感应人体电流的功率是很小的, 电流也是很小的,通常不经放大不能推动开关做功.9. 如图所示带电的平行板电容器C的两个极板，在用绝缘工具将两板间距离匀速 增大的过程中,电容器周围空间将 ( A )A. 会产生变化的磁场B.会产
12、生稳定的磁场C. 不会产生磁场D. 会产生周期性振荡的磁场10. 对于 超导体和 空间技术的名字，人们可能并不陌生所谓 超导体 是指电阻值几乎为零(10 5Q )的导体.超导体在电力领域里，必将成为人们的理 想材料.(1)以下关于超导体的说法中正确的是 ( B )A. 超导体是没有电阻的导体B. 超导体是电阻值很小的导体C. 超导体内部电流可以任意大D. 超导体内部电流必需大于某一特定值.我们把当温度降低到一定程度时，导体的电阻突然降低到很小(10 5Q )的现 象称为超导现象;而材料超导性的实现,除了需要将温度降低到临界温度以下外, 还需要使其周围磁场低于某一临界值.另据实验表明，超导体内部电流必需小于某 一特定值其原因是(B)A. 超导体虽然电阻很小，但是仍然有电阻，电流流过时要产生焦耳热，所以电流不 能太大B. 由于导线通过电流后，电流要在导线周围产生磁场，电流越大，磁场越强;而超导 体周围磁场不能大于临界值，所以通过超导体的电流必需小于某一特定值C. 超导体对电流有阻碍作用，所以电流不能太大D. 以上说法均不对11变压器是供电网络中的重要器件，它可以根据需要改变电压.(1)某理想变压器原副线圈匝数之比为10:1，正常工作时输入功率与输出功率之比 是多少?(2)在传送一定电功率的输电线路中，若升压变压器输出电压提高1倍，则输电线上 的电功率损失将变为原来的多少?
