高中物理课件：电磁感应.pptVIP

*************************************练习题：分析自感现象题目：如图所示电路中，包含电源（电动势为E）、开关S、电阻R和电感L。分析当开关S闭合和断开时电路中的电流变化情况，并解释自感现象对电路的影响。分析：当开关S闭合时，由于电感的自感作用，电流不能瞬间达到最大值E/R，而是按照i=(E/R)(1-e^(-Rt/L))逐渐增大，最终达到稳定值E/R。电感中的自感电动势阻碍电流的增长，初始时自感电动势几乎与电源电动势相等，随着电流增大，自感电动势逐渐减小。当开关S断开时，电感中电流不能瞬间消失，而是按照i=(E/R)e^(-Rt/L)逐渐减小。电感中的自感电动势此时试图维持原来的电流方向，可能在断开处产生火花放电。这种现象在电感较大的电路中尤为明显，是电路设计中需要注意的安全问题。练习题：变压器计算220V初级电压接入市电的变压器原边电压22V次级电压变压器输出的降压后电压500初级匝数变压器原边线圈的绕组数2.2A次级电流变压器输出电路中的电流题目：一台理想变压器的初级接入220V、50Hz的交流电，次级输出电压为22V，已知变压器初级线圈有500匝，次级负载为纯电阻，次级电流为2.2A。求：(1)次级线圈的匝数；(2)初级电流的大小；(3)变压器的功率。解答步骤：(1)根据变压器变压比公式U?/U?=N?/N?，得出N?=N?×(U?/U?)=500×(22/220)=50匝；(2)理想变压器满足I?/I?=N?/N?，因此I?=I?×(N?/N?)=2.2A×(50/500)=0.22A；(3)变压器功率P=U?×I?=U?×I?=220V×0.22A=22V×2.2A=48.4W。这个问题考察了变压器的基本原理和计算方法。理想变压器中，初级和次级的电压比等于匝数比，而电流比与匝数比成反比，这体现了能量守恒原理。实际变压器由于存在铁损和铜损，效率会低于100%，但现代变压器的效率通常可以达到95%以上。实验：测量自感系数实验目的通过测量电路中电流的变化规律，确定线圈的自感系数，加深对自感现象的理解。实验器材被测电感线圈、直流电源、电流表、秒表或计时器、开关、电阻箱。实验步骤接通电路，闭合开关，记录电流随时间变化的数据；根据指数增长公式i=I?(1-e^(-Rt/L))，通过作图法或数据拟合确定时间常数τ=L/R；知道电阻R值后计算出自感系数L。注意事项实验前需校准仪器；选择合适的电阻和电源电压，确保电流不会过大损坏设备；测量时间间隔要适当，以便准确捕捉电流变化；重复实验多次取平均值以减小误差。实验：验证楞次定律实验准备准备一个铝环和一个开口的铝环（或铝环上有一个缺口），一个强磁铁，支架和细线，以及计时器或秒表。确保铝环可以自由悬挂，磁铁可以从铝环中心快速插入或抽出。实验过程将完整铝环悬挂在支架上，使其能自由摆动；快速将磁铁N极向上插入铝环中心，观察铝环的反应；然后快速抽出磁铁，再次观察铝环的反应；重复上述步骤，但将磁铁的S极向上插入；更换为开口铝环，重复上述全部实验步骤。现象观察当磁铁插入完整铝环时，铝环会短暂偏离原来位置，方向与磁铁运动方向相反；当磁铁抽出时，铝环会向磁铁运动方向偏离；而开口铝环在磁铁插入或抽出时几乎没有明显反应；磁铁插入或抽出的速度越快，铝环的反应越明显。结论分析实验现象验证了楞次定律：完整铝环中产生的感应电流方向使其产生的磁场阻碍引起感应的磁通量变化。磁铁插入时，感应电流产生排斥力；磁铁抽出时，感应电流产生吸引力。开口铝环因无法形成闭合回路，不产生感应电流，因此没有明显反应。实验：探究感应电流大小的影响因素本实验旨在定量探究影响感应电流大小的各种因素。实验中使用灵敏电流计、不同匝数的线圈、可调强度的磁铁和精密控制装置，系统地改变单一变量，测量感应电流的相对大小。实验结果表明：感应电流的大小与磁通量变化率成正比。具体而言，磁铁运动速度越快，感应电流越大，呈近似线性关系；线圈匝数越多，感应电流越大，这是因为总磁通链数增加；磁场强度越大，感应电流也越大。此外，实验还发现导体材料的电阻对感应电流有显著影响，电阻越小，感应电流越大。这些结果完全符合法拉第电磁感应定律E=-N(ΔΦ/Δt)和欧姆定律I=E/R的预测。通过这个实验，我们可以定量理解各因素对感应电流的影响程度，为设计和优化电磁感应装置提供数据支持。实验：制作简易发电机本实验指导学生利用简单材料制作一个演示性的小型发电机，通过动手实践加深对电磁感应原理的理解。所需材料包括：漆包线、纸