電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用

1、第九章電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用本章以磁場(chǎng)及電場(chǎng)等知識(shí)為基礎(chǔ)，研究電磁感應(yīng)的一系列現(xiàn)象，總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條 件，形成了導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式，應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)的方向也是解決問題的關(guān)鍵?；疽?guī)律與概念電磁感應(yīng)現(xiàn)象感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件及方向的判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用自感現(xiàn)象交變電流交變電流的定義正弦交流電的產(chǎn)生及規(guī)律產(chǎn)生規(guī)律：函數(shù)形式：e=NBS3sinun(從中性面開始計(jì)時(shí))表征交流電的物理量瞬時(shí)值峰值有效值周期和頻率應(yīng)用：(1)變壓器 (2)遠(yuǎn)距離輸電電磁場(chǎng)和電磁波麥克斯韋電磁場(chǎng)理論電磁波應(yīng)用用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于0點(diǎn)，虛線左邊有勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，右邊沒

2、有磁場(chǎng)。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來，試解釋這一現(xiàn)象。.若整個(gè)空間都有向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？如圖所示，矩形線圈abed質(zhì)量為m,電阻為R,寬為d,長(zhǎng)為L(zhǎng),在豎直平面內(nèi)由靜止開 始自由下落，其下方存在如圖示方向的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)上、下邊界水平，寬 度也為d。線圈ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向？如果矩形線圈在ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)就開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么，矩形線圈的ab邊應(yīng)該 距離磁場(chǎng)的上邊界多高的位置開始下落？dcab上海的部分交通線路上已開始使用“非接觸式IC卡”。該卡應(yīng)用到物理學(xué)上的電磁感應(yīng)原 理。持卡者只要將卡在車門口的一臺(tái)小機(jī)器前一晃，機(jī)器就能發(fā)出通過的信號(hào)。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的

3、最早發(fā)現(xiàn)者是 (A )法拉第B.格拉姆C.西門子D.愛迪生與這一發(fā)現(xiàn)有關(guān)的科技革命的突出成就下色折 (D )電力的廣泛應(yīng)用B.內(nèi)燃機(jī)和新交通工具的創(chuàng)新C.新的通訊手段的發(fā)明D.計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的出現(xiàn)照明電路中，為了安全，一般在電能表后面電路上按接一個(gè)漏電保護(hù)器，如右圖所示，當(dāng) 漏電保護(hù)器的ef兩端未有電壓時(shí)，脫扣開關(guān)K能始終保持接通。當(dāng)ef兩端一有電壓時(shí)，脫扣 開關(guān)K立即會(huì)斷開，下列說法正確的 當(dāng)用戶家的電流超過一定值時(shí)，脫扣開關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開，即有過流保護(hù)作用當(dāng)相線和零線間電壓太高時(shí)，脫扣開關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開，即有過壓保護(hù)作用站在地面上的人觸及b線時(shí)(單線觸電)，脫扣開關(guān)會(huì)自動(dòng)斷開，即有觸電保護(hù)作用當(dāng)站

4、在絕緣物上的帶電工作的人兩手分別觸到b線和d線時(shí)（雙線觸電），脫扣開關(guān)會(huì) 自動(dòng)斷開，即有觸電保護(hù)作用【分析與解答】漏電保護(hù)器是家庭生活中常見的電學(xué)儀器，通過變壓器的互感原理進(jìn)行開關(guān)控制，達(dá)到 保護(hù)線路，防止漏電作用。觀察工作原理圖可知：相線ab與零線cd雙線同向繞制構(gòu)成原線圈。 線路接通時(shí)，b與d相連，雙線反向連接，磁場(chǎng)相反，無論用戶電流的大小及相線和零線間電 壓高低如何變化，在副線圈中的磁通量變化率始終為零，因此ef兩端未有電壓，脫扣開關(guān)始 終閉合。當(dāng)人站在地面上單線觸電時(shí)，電流不再經(jīng)過零線而是通過人體流向大地，此時(shí)相線 ab單線繞制，原副線圈中磁通量發(fā)生變化，ef兩端出現(xiàn)電壓，脫扣開關(guān)斷開

5、，當(dāng)人站在絕緣 物上雙線觸電時(shí)，人體形如用電器，電流通過人體流經(jīng)零錢，此時(shí)相線與零線同樣雙線繞制， 所以ef兩端電壓亦為零。正確選項(xiàng)為C。家用微波爐是利用微波電磁能加熱食物的新型灶具，主要由磁控管、波導(dǎo)管、微波加熱器、 爐門、直流電源、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼等組成，接通電源后,2流電經(jīng)一變壓器，一方 面在次級(jí)產(chǎn)生3.4V交流對(duì)磁控管加熱，同時(shí)在次級(jí)產(chǎn)生V高壓經(jīng)整流加到磁控管的陰、陽兩 極之間，使磁控管產(chǎn)生頻率為2450MHz的微波，微波輸送至金屬制成的加熱器（爐腔），被 來回反射，微波的電磁作用使食物內(nèi)分子高額地振動(dòng)而內(nèi)外同時(shí)迅速變熱，并能最大限度地 保存食物中的維生素。（1）試計(jì)算微波輸出

6、功率為700W的磁控管每秒內(nèi)產(chǎn)生的光子數(shù)。（2）試計(jì)算變壓器的高壓變壓比。（3）導(dǎo)體能反射微波，絕緣體可使微波透射，而食物通常含有的成分 ,較易吸收 微波能而轉(zhuǎn)換成熱。故在使用微波爐時(shí)應(yīng)B.用陶瓷容器盛放食物火爐內(nèi)加熱D.將微波爐遠(yuǎn)離磁性材料周圍B.用陶瓷容器盛放食物火爐內(nèi)加熱D.將微波爐遠(yuǎn)離磁性材料周圍軒A4 槌:0.01 0.02 0.Q3 t/sC.將微波爐置于磁性材料周圍圖為一表示交變電流隨時(shí)間變化的圖象, 此交變電流的有效值是A. 52 A B. 5AC. 3.5很A D. 3.5A3/2（1）下表提供了一組部分人的人體電阻平均值數(shù)據(jù)。測(cè)量項(xiàng)目完全干燥隹出汗或潮濕時(shí)電阻電流（加2電阻

7、電流（加2手與手之間Q5kQ手與腳之間300kQ8kQ手與塑料鞋底之間8000kQ10kQ變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖所示，則交變電流的頻率是4tt Hz交變電的周期是0.5s變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖所示，則交變電流的頻率是4tt Hz交變電的周期是0.5se/V100TT當(dāng)t=0時(shí)線圈平面與磁感線平行當(dāng)t=0.5時(shí)，e有最大值-107. 一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的父8.現(xiàn)代家庭電器化程度越來越高，用電安全是一個(gè)十分突出的問題。2tt4tt t/rad從表中可看出干燥時(shí)電阻大約是潮濕時(shí)電阻的倍。在空格中填入，對(duì)人體加2壓后的電流值。若對(duì)人的安全電流是25mA以下，上述哪幾項(xiàng)是十分危險(xiǎn)的。（2）大家知

8、道，洗衣機(jī)的插頭上有三個(gè)金屬片，插座也是三眼的，其中有一個(gè)較長(zhǎng)而粗的是 接地金屬片，由導(dǎo)線將它與洗衣機(jī)的金屬外殼連接，一旦插入插座，也就將洗衣機(jī)外殼與大地相連通O洗衣機(jī)的外殼是金屬的（有許多地方?jīng)]有油漆），左上圖表示插頭沒有接地線，夕卜地相連通M6XNM6XN殼與相線（俗稱火線）接觸漏電，手觸及外殼。右上圖表示插頭中有接地線，接在洗衣機(jī)外 殼，此時(shí)發(fā)生漏電。通過討論說明為什么三眼插頭比兩眼插頭更安全？（試在下圖中畫出電 流經(jīng)過的路線，假設(shè)此時(shí)M為正，N為負(fù)，并畫出簡(jiǎn)單的電路模型加以分析）（3）.電路上有規(guī)格為10A的熔絲（俗稱保險(xiǎn)絲），如右圖所示用電器R的功率是1500W,這時(shí)通過熔絲實(shí)際電流

9、是多少？ 一個(gè)潮濕的人，手腳觸電，為什么熔絲不會(huì)斷（即熔絲不能救人命）。（4）如下圖所示是一種觸電保安器，變壓器A處用相線和零線雙股平行繞制成線圈，然后接到用電器。B處有一個(gè)輸出線圈。一旦線圈中有電流，經(jīng)放大后便能推動(dòng)繼電器J切斷電源。試說明:為什么多開燈不會(huì) 使保安器切斷電源。為什么有人“手一 地”觸電保安器會(huì)切斷 電源該保安器能不能為 雙手“相線一零線”觸 電保安？為什么？【參考答案】1： 40-80 倍 干燥時(shí)電流分別為1mA, 0.7mA, 0.28mA,潮濕時(shí)電流分別為：44mA, 27.5mA, 22Ma潮濕時(shí)各種情況均有危險(xiǎn)電流路徑如下圖所示三眼插頭比兩眼插頭安全。左圖為二眼插頭

10、，一旦漏電，電流將流經(jīng)人體；右圖為三眼 插頭，一旦漏電，電流將通過接地板流入地下，（相當(dāng)于一個(gè)短路導(dǎo)線），幾乎沒有電流通過 人體。通過熔絲的實(shí)際電流是6.8A人的手腳觸電時(shí)，通過人體電流是0.0275A熔絲點(diǎn)電流為6.828A,小于10A,故熔絲不會(huì)斷去變壓器A線臼因雙股并繞，正向電流與反向電流產(chǎn)生的磁性相互抵消，多開燈、少開燈 都如此。所以線圈B中無感應(yīng)電流，保安器的控制開關(guān)J不工作，不會(huì)自動(dòng)切斷電源。當(dāng)人“手地，觸電時(shí)，相線中電流有一部分直接通過人體，流入大地，不從A線圈中回 流，保安器鐵芯中有磁通量變化，B線圈有電流輸出，保安器開關(guān)J工作，自動(dòng)切斷電源?！跋嗑€一零線”觸電時(shí)，與多打開幾盞

11、電燈情況相似，A線圈中正、反向電流總是相等， 不引起磁通量變化，保安器不能自動(dòng)切斷電源，不起保安作用。綜合點(diǎn)：本題首先是物理知識(shí)內(nèi)部電流、電路、電磁感應(yīng)等各部分的綜合。它還涉及人身用電安全的問題，有較重要的現(xiàn)實(shí)意義。解答本題在一定程度 能考查解答者所學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際問題的能力。有幾點(diǎn)說明：本題中洗衣機(jī)的底部有塑料墊腳，因此它的外殼是不直接接地的，保安器 的控制開關(guān)J應(yīng)帶有電流放大裝置。因?yàn)樽儔浩鞲袘?yīng)人體電流的功率是很小的，電流也是很小 的，通常不經(jīng)放大不能推動(dòng)開關(guān)做功。如圖所示帶電的平行板電容器C的兩個(gè)極板，在用絕緣工具將兩板間距離勻速增大的過程 中，電容器周圍空間將 (A )A.會(huì)產(chǎn)生變化的磁

12、場(chǎng)B.會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)C.不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)D.會(huì)產(chǎn)生周期性振蕩的磁場(chǎng)對(duì)于“超導(dǎo)體”和“空間技術(shù)”的名字，人們可能并不陌生。所謂“超導(dǎo)體”是指電阻 值幾乎為零(10-50)的導(dǎo)體。超導(dǎo)體在電力領(lǐng)域里，必將成為人們的理想材料。以下關(guān)于超導(dǎo)體的說法中正確的是 (B )A.超導(dǎo)體是沒有電阻的導(dǎo)體B.超導(dǎo)體是電阻值很小的導(dǎo)體C.超導(dǎo)體內(nèi)部電流可以任意大D.超導(dǎo)體內(nèi)部電流必需大于某一特定值.我們把當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，導(dǎo)體的電阻突然降低到很小(10-5Q)的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn) 象；而材料超導(dǎo)性的實(shí)現(xiàn)，除了需要將溫度降低到臨界溫度以下外，還需要使其周圍磁場(chǎng)低 于某一臨界值。另據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，超導(dǎo)體內(nèi)部電流必需小于某一特定值。其原因是(B)超導(dǎo)體雖然電阻很小，但是仍然有電阻，電流流過時(shí)要產(chǎn)生焦耳熱，所以電流不能太大由于導(dǎo)線通過電流后，電流要在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)