物理選修3-2知識點(diǎn)解析

劃時代的發(fā)現(xiàn)

一、知識點(diǎn)說明

1.電流的磁效應(yīng)（電生磁）：電流的周圍能夠產(chǎn)生磁場。

2.電磁感應(yīng)（磁生電）：利用磁場產(chǎn)生電的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流.

3.“電”與“磁”的聯(lián)系：

⑴奧斯特實(shí)驗(yàn)證實(shí)電流的周圍存在磁場，即“電生磁”的現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)揭示了電與磁之間的

聯(lián)系。

⑵法拉第實(shí)驗(yàn)證實(shí)磁也可以生電，即“磁生電”的現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了電與磁之間的聯(lián)

系。

二、典型例題

例1：在電磁學(xué)開展過程中，許多科學(xué)家做出了奉獻(xiàn)，以下說法正確的選項(xiàng)是0

A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)：法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象

B.麥克斯韋預(yù)言了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象

C.庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律；密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值

D.安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律

感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件

一、知識點(diǎn)說明

1.磁通量：

⑴定義：垂直穿過回路平面的磁感線的條數(shù)叫做磁通量，用中表示。

⑵大?。涸趧驈?qiáng)磁場中，當(dāng)磁場與某回路（平面）垂直時.,穿過該回路（平面）的磁通量為①=BS；

當(dāng)磁場與某回路（平面）斜交時，穿過該回路（平面）的磁通量為O）=BSsin0,（0角為磁場方向與

平面之間的角度）。

2.磁通量的變化：

⑴穿過同一個平面的磁通量在某兩個時刻的差值（注意磁通量的正負(fù)），可以利用磁感線的條數(shù)

變化進(jìn)行判斷。

⑵磁通量是雙向標(biāo)量，沒有方向，但穿過某回路的磁感線

如果存在穿出和穿入的情況，即有方向相反的磁感線同時穿過

這個回路，那么磁通量可以互相抵消.因此，磁通量是總的效果，

磁通量的變化也是這種總的效果的變化。

（3）磁通量與面積有關(guān)，但不i定是面積越大，磁通量越大。

3.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：

⑴一定是在閉合電路中；

⑵磁通量一定發(fā)生變化。

4.回路磁通量變化條件：

⑴空間的磁場分布不變，而閉合電路的面積發(fā)生變化。

⑵空間的磁場分布不變，閉合電路所圍面積也不變，閉合電路所在平面與磁場方向的夾角發(fā)生

變化。

⑶閉合回路所圍面積不變，而空間分布的磁場發(fā)生變化，引起閉合電路中的磁通量發(fā)生變化。

⑷閉合電路所圍的面積變化的同時，空間分布的磁場也發(fā)生變化，引起閉合電路中磁通量變化。

二、典型例題

例1：以下現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（）

A.小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動

C.因閉合線圈在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生的電流

D.磁鐵吸引小磁針

例2：如下圖，將一個矩形小線圈放在一個勻強(qiáng)磁場中，假設(shè)線圈平面平行于磁感線，那么以

下運(yùn)動中能使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）

A.矩形線圈平行于磁感線平移

B.矩形線圈垂直于磁感線平移

C.矩形線圈繞面邊轉(zhuǎn)動

D.矩形線圈繞左邊轉(zhuǎn)動

例3：如下圖，矩形線圈與直線電流共面，在線圈從位置I移到位竹.n的過程中，關(guān)于線框中

的磁通量的變化情況正確的說法是（）

A.一直增加

B.先增加再減少

C.先增加再減少再增加

0.先增加再減少再增加再減少

例4：現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈

從電流計及開關(guān)如圖連接，某同學(xué)如下操作中

流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，用法拉第總結(jié)的五種引起

方法，對產(chǎn)生的原因描述正確的選項(xiàng)是（）

A.閉合與翻開開關(guān)均發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，是變化的電流引起的

B.閉合開關(guān)，線圈A向上拔出與向下插入時指針偏轉(zhuǎn)，是運(yùn)動的恒定電流引起的

C.閉合開關(guān)，線圈A中的鐵芯拔出與插入，指針偏轉(zhuǎn)是變化的電流引起的

D.閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，指針偏轉(zhuǎn)的原囚是運(yùn)動的恒定電流引起的

楞次定律

一、知識點(diǎn)說明

I.內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化。

2,右手定那么：

⑴內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從

掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

⑵試用范圍：試用與閉合電路一局部導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。

3.感應(yīng)電流的方向：即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

4.理解：

⑴阻礙既不是阻止也不等于反向，增反減同，“阻礙”又稱作“對抗”，注意不是阻礙原磁場而

阻礙原磁場的變化。

⑵注意兩個磁場：原磁場和感應(yīng)電流磁場。

⑶學(xué)生在圖中標(biāo)出每個螺線管的感應(yīng)電流產(chǎn)生的等效N極和S極。

5.強(qiáng)調(diào)：楞次定律可以從兩種不同的角度來理解：

⑴從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化。

⑵從導(dǎo)體和磁體的相對運(yùn)動的角度來看，感應(yīng)電流總要回礙相對運(yùn)動。

⑶感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動勢的方向。

（4）阻礙的過程中，即一種能向另一種轉(zhuǎn)化的過程。

6應(yīng)用楞次定律步驟：

⑴明確原磁場的方向；

⑵明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；

⑶根據(jù)楞次定律（增反減同），判定感應(yīng)電流的磁場方向；

（4）利用安培定那么判定感應(yīng)可流的方向。

二、典型例題

例1：如下圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為

R的閉合矩形金屬線框abed用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在。點(diǎn)，并可繞0點(diǎn)擺動。金屬線框從右側(cè)

某?位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平

面，口垂直紙面。那么線框中感應(yīng)電流的方向是（）

A.a—>b—>CTd—a

B.d—>c—>b—>a—>d

C.先是d->c->b->a->d,后是a—>b->c->d->a

D.先是a—>b->c—>d->a,后是d->c—>b―>a―>d

例2如圖1所示，光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個

閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落靠近回路時（）

A.p、q將互相靠攏

B.p、q將互相遠(yuǎn)離

C.磁鐵的加速度仍為g

D.磁鐵的加速度小于g

法拉第電磁感應(yīng)定律

一、知識點(diǎn)說明

1.感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

2.電磁感應(yīng)定律

（1）內(nèi)容

⑵表達(dá)式E=nA①/At：求平均電動勢E=BLV：V為瞬時值時求瞬時電動勢，V為平均值求

平均電動勢。

3.定律的理解：

⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別中、△中、△①/八1

⑵感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比

⑶感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律來判斷。

⑷感應(yīng)電動勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：

當(dāng)△①=ABScos。那么e=AB/AtScos0

當(dāng)△①=BAScos3那么E=BAS/Atcos0

當(dāng)△中=BS△（cos。）那么￡=BSA（cos。）/Al

⑸有效切割長度：

E=Blvsin0E=2BRvE=BRv

注意：公式中的L為有效切割長度，即垂直于B、垂直于v且處于磁場中的直線局部長度。

二、典型例題

例1：固定在勻強(qiáng)磁場中的正方形導(dǎo)線框abed,各邊長1,其中ab是一段電阻為R的均勻電

阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一與

ab段所用材料、粗細(xì)、長度都相同的電阻絲PQ架在導(dǎo)線框上，如下圖，以恒定速度v從ad滑

1

向be,當(dāng)PQ滑過4的距離時，通過aP段電阻絲的電流是多大?方向如何？

例2：如下圖，用截面均勻的導(dǎo)線彎成一個半徑為r的閉合網(wǎng)環(huán)，將其垂直地置于磁感

強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里。用同樣規(guī)

格的直導(dǎo)線取一段置于環(huán)上（二者金屬裸露相接），并以速度

v勻速地向右運(yùn)動，當(dāng)它運(yùn)動到be位置時be兩點(diǎn)的電勢差

由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：

△①BSBLvt__

----=——=-----------=BLv

E=Artt

故動生電動勢大小為E=BLvo

三、典型例題

例I：在空間出現(xiàn)如下圖的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是（）

A.沿AB方向磁場在迅速減弱

B.沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)AI

C.沿BA方向磁場在迅速減弱

D.沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng)

R

解析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時，使閉合回路中

產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)

生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是

否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)生的電場方向，仍可用楞次定律來判斷，

四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場的方向，由此可知AC正確。

例2：如下圖，光滑導(dǎo)軌傾斜放置，其下端連接一個燈泡，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在平

面，當(dāng)"棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時，小燈泡獲得的功率為R）,除燈泡外，其他電阻不計，

要使穩(wěn)定狀態(tài)燈泡的功率變?yōu)?尸°,以下措施正確的選項(xiàng)是

A.換一個電阻為原來一半的燈泡6/

B.把磁感應(yīng)強(qiáng)度B增為原來的2倍\/

c.換一根質(zhì)量為原來的近倍的金屬棒

D.把導(dǎo)軌間的距離增大為原來的血倍

【解析】解答這類問題的根本思路是：先求出燈泡功率P與其他量的關(guān)系式，然后再討

論各選項(xiàng)是否正確.金屬棒在導(dǎo)軌上下滑的過程中，受重力mg、支持力FN和安培力產(chǎn)

=IIB三個力的作用.其中安培力F是磁場對棒ab切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的作用

力，它的大小與棒的速度有關(guān).當(dāng)導(dǎo)體棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時（勻速運(yùn)動）所受合外力為零，

那么有mgsinO=〃從此過程小燈泡獲得穩(wěn)定的功率P=FR.由上兩式可得P=小屋RsidO

/B2P.要使燈泡的功率由幾變?yōu)?P°,根據(jù)上式討論可得，題目所給的四個選項(xiàng)只有

C是正確的

例3：一個質(zhì)量m=0.1kg的正方形金屬框總電阻R=0.5Q,金屬框放在外表是絕緣且

光滑的斜面頂端，自靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB'

平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場后滑至斜面底端BB',設(shè)金屬框在下滑時即時速度為v,與

此對應(yīng)的位移為S,那么V?-S圖象如圖2所示，勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上。試問：

2

⑴分析v-S圖象所提供的信息，計算出斜面傾角。和勻強(qiáng)磁場寬度do

⑵勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度多天？金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時間為多少？

⑶現(xiàn)用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金屬框上，使金屬框從斜面底端BB'靜止

開始沿斜面向上運(yùn)動，勻速通過磁場區(qū)域后到達(dá)斜面頂端。試計算恒力F做功的最小值。

解析：

（1）題的關(guān)鍵信息隱含在圖像中，只有讀懂兩副圖，才能夠掌握運(yùn)動過程。

從S=0到S=1.6米的過程中，由公式，=2公，

得該段圖線斜率a=5m/s2,

根據(jù)牛頓第二定律mgsin0=ma/；=—=2t/=—=10

s16

從線框下邊進(jìn)磁場到上邊出磁場，均做勻速運(yùn)動（看圖得出）

AS=2.6—1.6=1/??,d=AS—L==0.5m

⑵線框通過磁場時，

???f=fi+/2+"=0.8+0.25+0.2=L25秒

⑶在未入磁場時F—mgsin

注入磁場F=mgsin〃+尸女，產(chǎn)安=〃”

?二最小功二五安?2d+mg（S1+S2+，

互感和自感

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解互感現(xiàn)象的電磁感應(yīng)特點(diǎn)。

2.指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、綜合的方法，認(rèn)識自感現(xiàn)象及其特點(diǎn)。

3.明確自感系數(shù)的意義及決定條件。

4.了解日光燈的工作原理

二、知識點(diǎn)說明

1.當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；?/p>

感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。

2.由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。

3.自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。

(1)自感電動勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。

IZ

(2)自感電動勢大小：。(式中L與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以

及是否有鐵芯等因素?zé)o關(guān)，叫自感系數(shù)，簡稱自感或電感)

4、自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵心有關(guān)

5、磁場具有能量。

6.日光燈的原理是自感。

三、典型例題

例1：如右圖所示電路中，S是閉合的，此時流過線圈L的電流為il,流過

燈泡A的電流為i2,且il>i2,在tl時刻將S斷開，那么流過燈泡的電流隨時

間變化的圖象是()

解析：在時間內(nèi)流過燈泡的電流為i2,且方向?yàn)閺淖笙蛴?，?dāng)斷開S時,

i2立即消失，但由于自感作用，ii并不立刻消失，而是產(chǎn)生自感電動勢，與燈泡

構(gòu)成回路緩慢消失，此時流過燈泡的電流從il開始逐漸減小，方向自右向左，故

D正確。

答案：D

例2如下圖，兩個電阻的阻值都是R,多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略

不計。電鍵S原來斷開，此時電路中的電流為IO=￡/2R?，F(xiàn)將S閉合，干是線圈

產(chǎn)生自感電動勢，此自感電動勢的作用是：

A、使電路的電流減小，最后由Io將小到0;I一號飛I,

B、有阻礙電流增大的作用，最后電流小于10；L

C、有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變；

D、有阻礙電流增大的作用，但電流還是增大，最后等于Io。

解析：要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止二當(dāng)原電流增大

時，自感電動勢要阻礙電流的增大，但電流最后還是要增大的，只不過增大得慢

些（如通電自感實(shí)驗(yàn)中所見）；當(dāng)原電流減小時，芻感電動勢要阻礙電流的減小，

但電流最后還是要減小的，只不過減小得慢些（如斷電自感實(shí)驗(yàn)中所見）。自感電

動勢的作用只不過是起一個“延時.”作用。

答案：D

例3：在如右圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡Li

和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器

R.閉合開關(guān)S后，調(diào)整R,使Li和L2發(fā)光的亮度一樣，此

時流過兩個燈泡的電流為L然后，斷開S.假設(shè)F時刻再閉合

S,那么在V前后的一小段時間內(nèi)，正確反映流過Li的電流/流過L2的電流i2

隨時間t的變化的圖象是（）

解析：閉合開關(guān)S后，調(diào)整R,使兩個燈泡Li、L2發(fā)光的亮度一樣，電流

為I,說明RL=R.假設(shè)t'時刻再閉合S,流過電感線圈L和燈泡Li的電流迅速增

大，使電感線圈L產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了流過Li的電流｝增大，直至到達(dá)電

流為I,故A錯誤，B正確；而對于t，時刻再閉合S,流過燈泡L2的電流i2立即

到達(dá)電流I,故C、D錯誤.

答案：B

渦流、電磁阻尼和電磁振動

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道渦流是如何產(chǎn)生的。

2.知道渦流的利與弊，以及如何利用和防止渦流。

二、知識點(diǎn)說明

1、渦流：塊狀金屬放在變化磁場中，或者讓它在磁場中運(yùn)動時，金屬塊內(nèi)產(chǎn)

生的感應(yīng)電流

2、泯流的防止：

(1)增大鐵芯材料的電阻率，常用的材料是硅鋼。

(2)用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。

3.渦流的利用：

(1)真空冶煉爐，高頻焊接

(2)探雷器和安檢門都是利用渦流制成的

(3)使電學(xué)測量儀表指針盡快停下來的電磁阻尼。

(4)電磁灶。

3.熱效應(yīng)；金屬塊中的渦流要產(chǎn)生熱量。如果磁通量變化率大，金屬的電阻

率小，那么渦流很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量很多。利用渦流的熱效應(yīng)可以制成高頻感應(yīng)爐、

高頻焊接、電磁爐等感應(yīng)加熱設(shè)備。變壓器、電機(jī)鐵芯中的渦流熱效應(yīng)不僅損耗

能量，嚴(yán)重時還會使設(shè)備燒毀.為減少渦流，變壓器、電機(jī)中的鐵芯都是用很薄

的硅鋼片疊壓而成。

4.磁效應(yīng)：塊狀導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，產(chǎn)生的渦流使導(dǎo)體受到安培力，安培

力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。電磁儀表中的電磁阻尼

器就是根據(jù)渦流磁效應(yīng)制成的

5.機(jī)械效應(yīng)：磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力作

用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動。交流感應(yīng)電動機(jī)、磁性式

轉(zhuǎn)速表就是利用電磁驅(qū)動的原理工作的。

三、典型例題

例1：如下圖，彈簧上端固定,下端懸掛一根

將磁鐵托起到某一高度后放開,磁鐵能上下振

長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定

合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它，磁鐵就會很

停下來，解釋這個現(xiàn)象，并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)

情況。

解析：當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線

圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就使磁鐵

振動時除了受空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力,克服阻力需要做的功較多,

彈簧振子的機(jī)械能損失較快，因而會很快停下來。

例2：以下圖是高頻焊接原理示意圖，線圈中通以高頻交流電時，待焊接的金屬

工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,曰于焊縫處的接觸電阻很大，放出的焦耳熱很多，致使溫度

升得很高，將金屬熔化，焊接在一起.我國生產(chǎn)的自行車車架就是用這種方法焊接的.

試定性地說明：為什么交變電流的頻率越高，焊縫處放出的熱量越多。

解析：交變電流的頻率越高，它產(chǎn)生的磁場的變化就越快.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)

定律,在待焊接工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大，感應(yīng)電流就越大，而放出的熱量與

電流的平方成止比，與通電導(dǎo)體的電阻成正比，而焊接處電阻較大產(chǎn)生的熱量更多，

所以交變電流的頻率越高，焊縫處放出的熱量越多。

例3：如下圖，質(zhì)量m=100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h=0.8m,

有一質(zhì)量為M=200g的小磁鐵(長度可忽略)，以10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán),

落地點(diǎn)距鋁環(huán)原來位置的水平距離為3.6m,

那么磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(小磁鐵穿過

鋁環(huán)后的速度看做平拋運(yùn)動)。

(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？

(2)假設(shè)鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為2m/s,在

磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能?(g=10m/s2)

解析：(1)鋁環(huán)向右偏。

(2)由能量守恒可得：系統(tǒng)損失的機(jī)械能產(chǎn)生了電能

其中也為穿過鋁環(huán)后小磁鐵的水平速度，由平拋運(yùn)動的知識得:

I9m

解得J萬，那么用=1?刀。

交變電流

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。

2.掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。

3.理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。

二、知識點(diǎn)說明

1.定義：大小和方向都隨時間作周期性變化而且在一周期內(nèi)的平均值等于零的電

流叫做交變電流，簡稱交流(發(fā)電機(jī))；大小和方向不隨時間變化的電流稱為直流

(電池)。

2.產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場里，線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。

3.變化規(guī)律：。

(l)Em是常數(shù)，表示電動勢可能到達(dá)的最大值，叫做電動勢的峰值；

(2)3是發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的角速度。

4.中性面特點(diǎn)：

⑴線圈平面與中性面沖個時，SIB,,感應(yīng)電動勢為0。

⑵線圈每經(jīng)過中性面時?，線圈中的電流改變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周兩次經(jīng)過中性面,

所以一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。

5.正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流，簡稱正弦式電流。

6.正弦交流電的圖像信息：

⑴交變電流的最大值；

1

f:一

T

⑵周期T(頻率)；

⑶任意時刻線圈中產(chǎn)生的電流的大小和方向。

7.物理特性：

⑴交變電流時一定要有恒定的周期；

⑵改變方向改變大小的電流只要做周期性變化，并在一周期內(nèi)的平均值等于0,

就是交變電流；

⑶改變大小而不改變方向的電流一定不是交變電流；

⑷在一個周期內(nèi)電壓U、電流I發(fā)生一次周期性變化。

8.幾種常見的交變電波形

三、典型例題

例1：一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動勢的峰值為400V,線圈勻

速轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s,試寫出電動勢瞬時值的表達(dá)式.如果該發(fā)電機(jī)與

只含電阻的負(fù)載組成的閉合電路的總電阻為2000Q,那么電路中電流的峰值為多

少？電流的瞬時值表達(dá)式怎樣？

解：根據(jù)電動勢瞬時值的公式e=[msin3t,由1m=400V,(o=314rad/s,

e=400sin314t.

P,400

又根據(jù)I.=W",i=因?yàn)镽=2000a,=--=0.2A.

i=0.2sin314tA.

例2：某用電器兩端允許加的最大直流電壓是100V,能否把它接在交流電

壓是100V的電路里？為什么？

解：不能。交流電壓100V是指有效值，這個交流電路里電壓的

峰值為100回=141V,比100V大，用電器接到這個交通電路中會損壞。

描述交變電流的物理量

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道交變電流的周期和頻率，以及它們與轉(zhuǎn)子角速度3的關(guān)系。

2.知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關(guān)系。

3.知道我國供電線路交變電流的周期和頻率。

二、知識點(diǎn)說明

1.交變電流的周期和頻率。

交變電流跟別的周期性過程一樣，是用周期或頻率來表示變化快慢的。

(1)周期：我們把交變電流完成次周期性變化所需的時間，叫做交變電流的周期。周

期用T表示，單位是s。

⑵頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。頻率用f表示,

單位是Hz。

⑶周期和頻率的關(guān)系是：7或f=

說明:

⑴我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是0.02S,頻率是50Hz,電流方向每

秒鐘改變100次。

⑵交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。◎越大，周期越短、頻率越高。

2.交變電流的峰值和有效值

⑴交變電流峰值(Im、Em、Um)：指交變電流各個參量一個周期內(nèi)所能到達(dá)的最大值。

表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的上下。

⑵有效值：(抓三個相同)讓交流與恒定電流通過相同的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)

生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個交變電流的有效值。

⑶正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系：

說明：

⑴交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的示數(shù)

是立效值；交變電流的數(shù)值住無特別說明時都是指TT效值。

⑵交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定

電流的一些方法拓展到交流電中。

三、典型例題

例1：將阻值為5Q的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如

下圖.以下說法正確的選項(xiàng)是()

A.電路中交變電流的頻率為0.25Hz

B.通過電阻的電流為啦A

C.電阻消耗的電功率為2.5W

D.用交流電壓表測得電阻兩端的電壓為5V

解析：由圖可知，該交變電流的周期為T=4xl()—2s,故頻率為f="=25Hz；通過電阻的

I1B

電流最大值為1A,有效值1==0.707A,電阻消耗的電功率為P=I2R=2.5

K

W.交流電表測得的應(yīng)為電阻兩端的有效電壓U=IR=V=3.5V

答案：C

例2：如圖表示一交變電流隨時間變化的圖象。此交變電流的有效值是0

A.572AB.5A

C.^\[2AD.^A

解析：此題要求的是矩形交變電流的有效值，與平時所熟知的正弦式交變電流有效值

(即I有效=Im/g)不同，本只能從有效值的定義出發(fā)，才能順利解答.該交變電流通過

阻值為R的電阻一個周期的時間(即0.02s)內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為：

Q交=(4V2)2XRXO.O14-(3V2)2XRXO.O1

設(shè)直流電流I通過電阻R一個周期的時間(即0.02s)內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q直=l2RX0.02

由交流電的有效值定義得。直=(^交，即

50x0.01R=I2XO.O2R

那么1=5A,即交變電流的有效值為5A。

答案：B

例3：如下圖，交流發(fā)電機(jī)的矩形線框ab=dc=0.40m,bc=ad=0.20m,共有50匝，

其電阻r=1.0Q,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的對稱軸00,

以當(dāng)r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，向R=9.0Q的電阻供電，求：

(1)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值；

(2)從線框處于中性面時開始計時，寫出閉合電路中電流隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式；

(3)交流電壓表和電流表的示數(shù)；

(4)此發(fā)電機(jī)的功率。

解析：線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生正弦式交變電

流.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可求出峰值，進(jìn)而求出有效值，由歐姆定律可計算出電流和

路端電壓。

(1)線框面積：

S=abad=0.08m2

線框旋轉(zhuǎn)角速度：

100

co=2兀-rad/s=200rad/s

兀

電動勢的最大值：

Em=nBSco—160V0

(2)e=Emsiiiu)l=160sin20()1V。

.e160sin200t

1=R+r=9.0+1.()人

=16sin200tAo

(3)E=患Fm，電壓表示數(shù)(即路端電壓示數(shù)):

U=TH-R-101.8V

R+r

電流表示數(shù)：1=患^11.32人.

P?

(4)發(fā)電機(jī)的功率：P=EI=mm=1280W。

K?r

電感和電容對交變電流的影響

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.理解為什么電感對交變電流有阻礙作用；

2.知道用感抗來表示電感，電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有

美；

3.知道交變電流能通過電容，知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用；

4.知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些囚素有關(guān)。

二、知識點(diǎn)說明

1.電感器對交變電流的阻礙作用：

(1)感抗：電感器對交流的阻礙作用的大小.

(2)作用：線圈的自感系數(shù)越大、交流的頻率越高，電感對交流的阻礙作用就越大，線

圈的感抗就越大。

(3)大小:&=21T/L。

(4)扼流圈：低頻扼流圈和高頻扼流圈c

A低頻扼流圈：通直流，阻交流；

B高頻扼流圈：通直流、通低頻，阻高頻。

(5)直流不能通過電容器，交變電流能夠通過電容器。

2.電容器對交變電流的阻礙作用：

(I)容抗：電容器對交流阻礙作用的大小，通交流、阻直流。

(2)作用：電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，電

容器的容抗就越小。

1

⑶大?。?c-WCo

3.電氣設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地。

三、典型例題

例1：.對于扼流圈的以下說法，正確的選項(xiàng)是。

A.扼流圈是利用電感阻礙交變電流的作用制成的

B.低頻扼流圈用來“通低頻、阻高頻”

C.高頻扼流圈用來“通直流、阻交流”

D.高頻扼流圈對低頻交變電流阻礙作用較小，對高頻交變電流的阻礙作用很大

解析?：低頻扼流圈用來“通直流、阻交流”，對低頻電流阻礙作用也很大，而高頻扼流圈是

對高頻阻礙作用很大，對低頻阻礙作用較小，用來“通低頻，通直流，阻高頻”.高頻扼流

圈的自感系數(shù)較小，低頻扼流圈的自感系數(shù)較大。

答案：AD

例2：對交流電通過電容器的理解正確的選項(xiàng)是0

A.交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質(zhì)變成導(dǎo)體

B.交變電流定向移動的電荷通過電容器兩板間的絕緣介質(zhì)

C.交變電流能夠使電容器交替進(jìn)行充電、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過

了電容器

D.交變電流通過了電容器，實(shí)際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(zhì)（擊穿除

外）

解析：電流能“通過''電容器，并非電荷真的通過電容器兩板間的電介質(zhì)，而是交變電流交

替對電容器充放電，電容器中并未有電荷通過,但電路中有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過

了電容器。

答案：CD

例3：如下圖，從ab端輸入的交流含有高頻和低頻成

分，為了使R上盡可能少地含有高頻成分，采用圖示

電路，其L的作用是___________________，C的作用是

解析：因L有“通低頻、阻高頻”的特點(diǎn)，因此L的作

用是阻擋高頻成分；而通過L后還有少量的高頻成

分，利用C“通高頻、阻低頻”的特點(diǎn)，使絕大局部高頻成分從C流過。

變壓器

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。

2.掌握理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)間關(guān)系。

3.掌握理想變壓器工作規(guī)律并能運(yùn)用解決實(shí)際問題。

二、知識點(diǎn)說明

L變壓器

⑴定義：用來改變交流電壓的設(shè)備，稱為變壓器。

說明：變壓器不僅能改變交變電流的電壓，也能改變交變電流的電流，但是不能改變恒定

電流。

⑵構(gòu)造：

變壓器由一個閉合鐵芯（是由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成的）和兩個線圈（用絕緣導(dǎo)線繞制）

組成的。

原線圈：和交流電源相連接的線圈（匝數(shù)為ni）。

副線圈：和負(fù)載相連接的線圈（匝數(shù)為m）.許多情況副線圈不只一個。

2.理想變壓器的特點(diǎn)：

⑴鐵芯封閉性好，無漏磁現(xiàn)象，即穿過原、副線圈兩繞組每匝的磁通量中都一樣.每匝線

圈中所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相等。

⑵線圈繞組的電阻不計，無能損現(xiàn)象。

⑶鐵芯中的電流不計，鐵芯不發(fā)熱，無能損現(xiàn)象。

3.理想變壓器的變壓原理

變壓器工作的原理是互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象即是變壓器變壓的成因。

在變壓器工作時，由于原、副線圈使用同一個鐵芯，因而穿過原、副線圈（每匝）的磁通量①

及磁通量的變化率均相同，在原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與它們的匝數(shù)成正比.

4.能量轉(zhuǎn)換：變壓器是把電能轉(zhuǎn)化為磁場能又把磁場能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.

5.理想變壓器的根本關(guān)系

⑴輸出功率等于輸入功率P出=P入，UlIl=U2I2o

⑵原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比，力一%。

_區(qū)

⑶原副線圈中的電流跟匝數(shù)成反比（僅限一個副線圈），一々。

（4）原副線圈的交變電流的周期T和頻率f相同。

6.理想變壓器的三個決定關(guān)系

⑴理想變壓器輸出功率決定輸入功率。當(dāng)副線圈空載時，變壓器的輸出功率為零，輸入功

率也為零。

⑵理想變壓器副線圈兩端電壓由原線圈兩端電壓和匝數(shù)比所決定。

⑶理想變壓器副線圈中的電流決定原線圈中的電流。

說明：

⑴理想變壓器工作時.，假設(shè)增加負(fù)載，相當(dāng)于負(fù)載電阻減小，從而副線圈中的電流增大，

此時原線圈中電流也增大：假設(shè)減少位.載，相當(dāng)于負(fù)載電阻增大，從而副線圈中的電流減

小，此時原線圈中的電流減??；假設(shè)副線圈空載時，副線圈中的電流為零，那么原線圈中

的電流也為零。

⑵原副線圈如果分別采用雙線繞制，使原副線圈都是由兩個線圈組合而成，當(dāng)電流通過時,

要根據(jù)在線圈中形成的磁通量方向確定其等效匝數(shù)。

⑶接在原、副線圈回路中的電表均視為理想電表，其內(nèi)阻的影響忽略不計。

三、典型例題

例1：一理想變壓器，原線圈匝數(shù)m=UOO,接在電壓為220V的交流電源上，當(dāng)它對11

只并聯(lián)的“36V,60W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)m=

，通過原線圈的電流h=A.

解析：公式法

變壓器的規(guī)律用公式表示為：①變壓比公式：力也（對幾個副線圈的情況也成立）；②

變流比公式：，「可（只適用于原、副線圈各一個的情況）。對多個副線圈的情況，利用理想

變壓器輸入功率和輸出功率相等的關(guān)系列關(guān)系式。

因?yàn)?1只并聯(lián)的“36V，60W"燈泡正常發(fā)光，所以副線圈輸出的電壓必為36V.由

%nu,

——t36x1100

%.n,,得皿=/n1=220匝=180匝c

每只燈泡正常發(fā)光時的電流由P2'=12'U2’得

605

[2'=P2'/U2Z=36A=3A

55

副線圈中的電流I2RM2』TA

三]:180*55

因Ii/b=n2/ni,故Ii="L3A=3A

此題的原線圈電流也可用“P入=P出”求解.此題的輸出功率P出=11x60W=660W,

工空

P入=LUl=h220,故Lua-MAnBA。

例2：如下圖，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1：2,電源電壓為220V,A是額定電流

為Io=lA的保險絲，R為可調(diào)電阻，為不使原線圈中電流超過Ii,R的阻值最低不小于多

少歐？

解題方法：公式法。

解析：由于保險絲的額定電流為10=1A,所以原線圈中允許輸入的最大電流h=Io=

1A（有效值），那么變壓器的最大輸入功率為

Pi=UiIi=220xlW=220W

4=2L

由為一〃2,得電阻R兩端電壓為

%u-2

5=7，-'x220V=440V

由于P入=P出，那么變壓器最大輸出功率

P2=PI=220W

￡/,2

由P2=+-,知P2最大時，R最小，那么R的最小值為

2J

U}440

R=EFQ=880Q

例3：如下圖的甲、乙兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，

測得c、d間與g、h間的電壓均為110V.假設(shè)分別在c、d兩端及g、h兩端加上110V的

交流電壓，那么a、b間及e、f間的電壓分別為

A.220V、220VB.220V、110V

C.110V.110VD.220V.0V

解析：當(dāng)a、b間接220V電壓時，c、d間電壓為110V,說明c、d間線圈的匝數(shù)為

原線圈匝數(shù)的一半；反過來當(dāng)c、d間接110V電壓時，a、b間電壓應(yīng)為220V。

當(dāng)e、f間接220V電壓時,g、h間電壓為110V,說明g、h間電阻為e、f間電阻的

一半：當(dāng)g、h間接110V電壓時，e、g間沒有電流，e、g間電壓為零，所以6、f間電壓

與g、h間電壓相等，均為HOVo

點(diǎn)評：變壓器既可升壓，也可降壓，但滑動變阻器變壓時，只能降壓，不能升壓。求

解此題常見的錯誤是不少人受變壓器變壓的影響，認(rèn)為g、h間接110V電壓時，e、f間電

壓也為220V而錯選A。這是沒有搞清楚變壓器變壓與變阻器分壓的區(qū)別所致。

電能的輸送

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)之一.知道輸電的過程.了解遠(yuǎn)距離輸電的原

理。

2.理解各個物理量的概念及相互關(guān)系。

3.充分理解R;尸?八&尸=”中的物理量的對應(yīng)關(guān)系。

4.知道什么是輸電導(dǎo)線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失。

5.理解為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。

二、知識點(diǎn)說明

1.電能輸送圖

2.輸送電能的過程：發(fā)電站一升壓變壓器一高壓輸電線一降壓變壓器一用電單位

3.根本要求：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。

4.高壓輸電可以保證在輸送功率不變，減小輸電電流來減小輸送電的電能損失。變壓器能

把交流電的電壓升高（或降低I）

5.電網(wǎng)供電：

⑴電網(wǎng)：通過網(wǎng)狀連接將電場和用戶連接起來，形成的全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。

⑵優(yōu)點(diǎn)：減小斷電風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保證供電質(zhì)量。

三、典型例題

例1：某電廠要將電能輸送到較遠(yuǎn)的用戶，輸送的總功率為9.8XI04W,電廠輸出電壓僅350V,

為減少輸送功率損失，先用一升壓變壓器將電壓升高再輸送，在輸送途中，輸電線路的總

電阻為4C,充許損失的功率為輸送功率的5%,求用戶所需電壓為220V時，升壓、降壓

變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？

解析：依題意遠(yuǎn)距離輸送電能電路如卜.圖，導(dǎo)線損失的電能轉(zhuǎn)化為熱能，所以據(jù)電功率的

知識可求出，輸送導(dǎo)線中的電流.據(jù)理想變壓器原理和能量守恒，可算出升壓變壓器的輸

出電壓和降壓變壓器輸入電壓，就能解決該題中提出的問題.

解析：由電路中損失功率『1=5%外=后區(qū)得輸電線路中甩流為

升壓變壓器輸出電壓為

據(jù)理想變壓器原理得升壓變壓器的初、次級的匝數(shù)比為

降壓變壓器輸入功率為

所以降壓變壓器初級電壓

降壓變壓器的匝數(shù)比為

例2：發(fā)電機(jī)的端電壓為220V,輸出的電功率為44kW,輸電線電阻為0.2Q,求用戶得到

的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站用匝數(shù)比為1:1()的變壓器將電壓升高，經(jīng)過同樣

的輸電線后，再用匝數(shù)比為10：1的變壓器將電壓降低供應(yīng)用戶，用戶得到的電壓和電功

率各是多少？

解析：無論是從發(fā)電機(jī)直接向用戶供電，還是通過變壓器向用戶供電，發(fā)電機(jī)輸出的總功

率都等于輸電線上損失的功率與用戶得到的功率之和從發(fā)電機(jī)直接用220V電壓輸電時，

線路中的電流。

輸電線上損失的電壓和電功率分別為

U損二IR線=200X0.2V=40V,

P扳=iu損=XR線=20(hX0.2W=8X1()3w,

所以，用戶得到的電壓和電功率分別為

u用二U-U損二(220-40)V=180V,

P用二P總-P損二(44X103.8X1()3)w=36kWo

通過變壓器后向用戶的供電線路如圖1所示。

理想升壓變壓器次級電壓

1：1010：1

輸電線上損失的電壓和電功率分別為(圖2)圖2

U'損=1'R線=20X0.2V=4V,

P'損=1'2R線=2(h><0.2W=80W=0.08kW。

降壓變壓器初級的電壓

U降=U'-Uz]M=2200V-4V=2196VO

降壓變壓器次級電壓為

所以，用戶得到的電壓和電功率分別為

u'用二U'降=219.6V,

P'用二P'總-P'損二44kW-0.08kW=43.92kW。

說明：（1）求解遠(yuǎn)距離輸電的問題，先畫出供電示意圖，容易找出各局部間的關(guān)系，并有

利分清輸電電壓與輸電線上的電壓（即U損）；（2）通過計算可以看出，兩情況輸電線上

功率損失之比

可見，遠(yuǎn)距離輸電必須采用高壓。

例3：一小型水力發(fā)電站水壩落差h=5m,流量q=1nr/s,發(fā)電機(jī)組總效率n=50%,機(jī)端輸

出電壓350V。為了向離電站較遠(yuǎn)處的用戶供電，采用先升壓、再降壓的方法.設(shè)輸電線總

電阻R線=4。，允許輸電線電熱損失功率為電站輸出功率的5%,用戶需要電壓220V。試

計算升壓變壓器、降壓變壓器的匝數(shù)比。g=10m/s3o

解析：水電站是依靠從高處落下的水沖擊水輪機(jī)，由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)向外供電的。能的

轉(zhuǎn)化方式是高處水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能.落差、流量和發(fā)電機(jī)組效率，即可算出發(fā)電機(jī)

的輸出功率.這些功率通過升壓變壓器一一輸電線一一降壓變壓器送給用戶時，僅在輸電

線上有能量損失.根據(jù)輸電線損失功率的百分比和輸電線電阻，可算出通過輸電線上的電

流，于是匝數(shù)比也就可算出.

由題中條件得1s內(nèi)水做功

發(fā)電機(jī)輸出功率

P=nP水=0.5X5X104W=25x103W

升壓變壓器的輸入電流（即原線圈電流）為

升壓變壓器的輸出電流（即副線圈電流）等于輸電線中的電流，根據(jù)輸電線中的電熱損失

限制得

根據(jù)變壓器公式知升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

降壓變壓器的輸入電流即輸電線中的電流

fi=Uji=17.7A

降壓變壓器的輸出電流（即輸入用戶的電流）可由用戶得到的總功率和用戶電壓得

所以降壓變壓器的匝數(shù)比

說明：求解通過升、降壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離送電的問題關(guān)鍵是分清各局部輸入、輸出的各個物理

量及其相互關(guān)系.通常，可先畫出傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖，如此題，可作草圖如下：

上面解答中是通過原、副線圈的電流求出匝數(shù)比的，也可通過電壓關(guān)系求解。

傳感器及其工作原理

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義；

2.知道傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件及其它們的工作

原理。

3.了解傳感器的應(yīng)用。

二、知識點(diǎn)說明

1.傳感器：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)換為電路的通斷的元件。

2.傳感器的優(yōu)點(diǎn)：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制。

3.傳感器的工作原理；

非電學(xué)量f敏感元件-?轉(zhuǎn)換器件f轉(zhuǎn)換電路—?電學(xué)量

4.認(rèn)識一些制作傳感器的元器件

(1)光敏電阻：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小。作用：光敏

電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。

(2)熱敏電阻：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。作

用：半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。

(3)霍爾元件：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。

5.霍爾元件

(1)定義：應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。

(2)作用：把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。

UH=kffi

(3)霍爾電壓：，d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片

的材料有關(guān)°

三、典型例題

例1：美國科學(xué)家WillardS.Boyle與GeorgeE.Smith因電荷耦合器件(CCD)的重

要創(chuàng)造榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎.CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器.以下器件

可作為傳感器的有0

A.發(fā)光二極管B.熱敏電阻

C.霍爾元件D.干電池

解析：選BC.發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，

B、C對；干電池是電源，D錯。

例2：關(guān)于干簧管，以下說法正確的選項(xiàng)是()

A.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用

B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的

C.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用

D.干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動控制的

答案：C

傳感器的應(yīng)用

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用。

2.了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用。

3.了解溫度傳感器在電熨斗上的應(yīng)用。

二、知識點(diǎn)說明

1.力傳感器一一電子秤

(1)定義：利用胡克定律或杠桿平衡原理測定物理質(zhì)量的工具。

⑵結(jié)構(gòu)：承重系統(tǒng)、傳力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和示值系統(tǒng)。

(3)分類：按結(jié)構(gòu)原理分機(jī)械秤、電子秤、機(jī)電結(jié)合秤三大類

⑷工作原理：由稱重傳感器，放大電路，AD轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)電路，顯示電路，鍵

盤電路，通訊接口電路，穩(wěn)壓電源電路等電路組成。

2.溫度傳感器一一電熨斗

(1)結(jié)構(gòu)：底板、電熱元件、壓板、罩殼、手柄等組

(2)分類：普通型、調(diào)溫型、蒸汽噴霧型等。

(3)工作原理：由電能轉(zhuǎn)化為熱能的工具溫度上下

的功率和通電時間的長短來決定。

3.溫度傳感器一一電飯鍋

(1)結(jié)構(gòu)：鍋體、電熱元件、控溫和定時裝置3局

(2)溫度控制元件有雙金屬片溫度控制系統(tǒng)和磁性

控制系統(tǒng)。

4.溫度傳感器一一測溫儀

(1)熱電阻(鉗絲)、熱敏電阻(溫度變化?材料的電阻率變化):

(2)熱電偶(兩種不同的金屬構(gòu)成回路一溫度

熱電動勢變化)：

(3)硅PlN結(jié)(在恒定電流條件下，溫度升高

UN結(jié)正向電壓減小)；

溫度自動控制

(4)紅外敏感元件(紅外線能量一溫度變化一非電學(xué)量變化一電學(xué)量變化)。

5.光傳感器一一火災(zāi)報警器

(1)原埋：利用煙霧對光的散射來，作的。

(2)主要功能：電氣火災(zāi)監(jiān)控報警功能、聯(lián)動控制功能、

故障檢修功能、屏蔽功能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能、系統(tǒng)測試功能、黑

匣子功能、打印功能等。

(3)分類：感煙型、感溫型、感光型、符合型、電纜型。

三、典型例題

例1：用如下圖的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻

加速直線運(yùn)動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的

壓力傳感落.用兩根相同的輕彈簧夾著一個偵量為2.Ckg的滑塊口J無摩擦滑動，兩彈簧的

另一端分別壓在傳感器a、b±,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出?，F(xiàn)將裝

置沿運(yùn)動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后.汽車靜止時，傳感器a、b