高二物理(3-2)公式知識點總結(jié)

1、2021年高二物理選修3-2知識點復(fù)習(xí)知識點一：電磁感應(yīng)現(xiàn)象I只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的.知識點二：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件n1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化,因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵,由磁通量的廣義公式中B-Ssin是B與S的夾角看,磁通量的變化可由面積的變化S引起；可由磁感應(yīng)強度B的變化B引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個量的變化,或三個量的同時變化引起.2、閉合回路中的一局部導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運動

2、時,可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流,這是初中學(xué)過的,其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化.3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線運動時,導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；穿過線圈的磁量發(fā)生變化時,線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.如果導(dǎo)體是閉合電路的一局部,或者線圈是閉合的,就產(chǎn)生感應(yīng)電流.從本質(zhì)上講,上述兩種說法是一致的,所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.三、法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律n電磁感應(yīng)規(guī)律：感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定.BLv當(dāng)長L的導(dǎo)線,以速度v,在勻強磁場B中,垂直切割磁感線,其兩端間感應(yīng)電動勢的大小為如下圖.設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強度為I,MN

3、間電動勢為,那么MN受向左的安培力FBIL,要保持MN以V勻速向右運動,所施外力FFBIL,當(dāng)行進位移為S時,外力功WBI-L-SBILvt.t為所用時間.而在t時間內(nèi),電流做功WIt,據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,WW,那么ItBILv-toBIv,M點電勢高,N點電勢低.此公式使用條件是B、I、v方向相互垂直,如不垂直,那么向垂直方向作投影.n,電路中感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這個電路的磁通變化率成正比一一法拉第電磁感應(yīng)定律.t如上圖中分析所用電路圖,在t回路中面積變化SLv-t,而回路跌磁通變化量BSBLv-t,又知BLv.t如果回路是n匝串聯(lián),那么n.t公式n/t.注意：1該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動勢

4、.2只與穿過電路的磁通量的變化率/t有關(guān),而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān).公式二：Blvsin.要注意：1該式通常用于導(dǎo)體切割磁感線時,且導(dǎo)線與磁感線互相垂直lB.2為v與B的夾角.l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度即l為導(dǎo)體實際長度在垂直于B方向上的投影.公式三：LI/t.注意：1該公式由法拉第電磁感應(yīng)定律推出.適用于自感現(xiàn)象.2與電流的變化率I/t成正比.公式n中涉及到磁通量的變化量的計算,對的計算,一般遇到有兩種情況：1回路與磁場垂直的面積S不變,磁感應(yīng)強度發(fā)生變化,由BS,此時n?S,此式中的q叫磁感應(yīng)強度的變化率,假設(shè)是恒定的,即磁場變化是均

5、勻的,那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定電動勢.2磁感應(yīng)強度B不變,回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化,那么B-S,線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢就屬這種情況.嚴(yán)格區(qū)別磁通量,磁通量的變化量B磁通量的變化率,磁通量BS,表示穿過研究平面的磁感線的條數(shù),磁通量的變化量21,表示磁通量變化的多少,磁通量的變化率1表示磁通量變化的快慢,一,大,及一不一定大；一大,及也不一定大,它們的區(qū)別類似于力學(xué)中的v,v及av的區(qū)別,tttt另外I、及_L也有類似的區(qū)別.t公式Blv一般用于導(dǎo)體各局部切割磁感線的速度相同,對有些導(dǎo)體各局部切割磁感線的速度不相同的情況如何求感應(yīng)電動勢？如圖1所示,一長為l的導(dǎo)體桿

6、AC繞A點在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,顯然,AC各局部切割磁感線的速度不相等,vA0,vCl,且AC上各點的線速度大小與半徑成正比,所以AC切割的速度可用其平均切割速度,即vvAvC里2222bl2.12-BL2當(dāng)長為L的導(dǎo)線,以其一端為軸,在垂直勻強磁場B的平面內(nèi),以角速2度勻速轉(zhuǎn)動時,其兩端感應(yīng)電動勢為.如下圖,AO導(dǎo)線長L,以O(shè)端為軸,以角速度勻速轉(zhuǎn)動一周,所用時間t描過面積SL2,認(rèn)為面積變化由0增到L2那么磁通變化B-L2.1C在AO間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1BL2且用右手定那么制定A端電勢高,O端電勢低.2面積為

7、S的紙圈,共n匝,在勻強磁場B中,以角速度勻速轉(zhuǎn)坳,其轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直,那么當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時,線圈兩端有最大有感應(yīng)電動勢如下圖,設(shè)線框長為L,寬為d,以轉(zhuǎn)到圖示位置時,ab邊垂直磁場方向向紙外運動,切割磁感線,速度為vd圓運動半徑為寬邊d的一半產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2d1BL,vBL,BS,a漏電勢圖于b漏電勢.221BS.c漏電勢局于e漏電勢.2cd邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運動,同理產(chǎn)生感應(yīng)電動熱勢BS/如v是即時速度,BLv:,、如v是平均速度,那么為即時感應(yīng)電動勢那么為平均感應(yīng)電動勢bc邊,ae邊不切割,不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,b.c兩端等電勢,那么輸出端M.N電動勢為如果線圈n匝,

8、那么mnBS,M端電勢高,N端電勢低.參照俯示圖,這位置由于線圈長邊是垂直切割磁感線,所以有感應(yīng)電動勢最大值m,如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個角度,那么圓運動線速度V,在垂直磁場方向的分量應(yīng)為vcos,那么此時線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值即作最大值m.cos.即作最大值方向的投影,nBS-cos是線圈平面與磁場方向的夾角.當(dāng)線圈平面垂直磁場方向時,線速度方向與磁場方向平行,不切割磁感線,感應(yīng)電動勢為零.總結(jié)：計算感應(yīng)電動勢公式：t是一段時間,為這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢.-BL22to,為即時感應(yīng)電動勢.n-B-Scos是線圈平面與磁場方向的夾角mnBS線圈平面與磁場平行時有感應(yīng)電動勢最大值n-B-S,

9、cos瞬時值公式,是線圈平面與磁場方向夾角注意：公式中字母的含義,公式的適用條件及使用圖景.區(qū)分感應(yīng)電量與感應(yīng)電流,回路中發(fā)生磁通變化時,由于感應(yīng)電場的作用使電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流,在t內(nèi)遷移的電量感應(yīng)電量為qIt-t-tn,僅由回路電阻和磁通量的變化量決定,與發(fā)生磁通量變化的時間無關(guān).因此,當(dāng)RRtR用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時,線圈里聚積的感應(yīng)電量相等,但快插與慢插時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流不同,外力做功也不同.楞次定律：1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實驗總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.即磁通量變化廣生感應(yīng)

10、電流建M感應(yīng)電流磁場阻礙磁通量變化.2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時,用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化.楞次定律是判斷感應(yīng)電動勢方向的定律,但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的.根據(jù)這個定律,感應(yīng)電流只能采取這樣一個方向,在這個方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場一定是阻礙引起這個感應(yīng)電流的那個變化的磁通量的變化.我們把引起感應(yīng)電流的那個變化的磁通量叫做原磁道.因此楞次定律可以簡單表達為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化.所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時,感應(yīng)電流的磁場或磁通與原磁通方向相反,阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時,感

11、應(yīng)電流的磁場與原磁通方向相同,阻礙它的減少.從這里可以看出,正確理解感應(yīng)電流的磁場和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵.要注意理解阻礙和變化這四個字,不能把阻礙理解為阻止,原磁通如果增加,感應(yīng)電流的磁場只能阻礙它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通還是要增加的.更不能感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通,尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場和原磁道方向相反.正確的理解應(yīng)該是：通過感應(yīng)電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反,來到達阻礙原磁通的變化即減或增.楞次感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場感,這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向就決定了感的方向定律所反映提這樣一個物理過程：原磁通變化時原變,產(chǎn)生感應(yīng)

12、電流I感,這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題；(用安培右手螺旋定那么判定)；感阻礙原的變化一一這正是楞次定律所解決的問題.這樣一個復(fù)雜的過程,可以用圖表理順如下:電磁感S2閉合電路電流減效應(yīng)阻礙變化楞次定律楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要對抗(或阻礙)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙,閉合電路就會努力實現(xiàn)這種過程：(1)阻礙原磁通的變化(原始表述)；(2)阻礙相對運動,可理解為來拒去留,具體表現(xiàn)為：假設(shè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些局部可以自由運動,那么它會以它的運動來阻礙穿過路的磁通的變化；假設(shè)引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動回路發(fā)生相對運動,而回路的面

13、積又不可變,那么回路得以它的運動來阻礙磁體與回路的相對運動,而回路將發(fā)生與磁體同方向的運動；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢;(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)利用上述規(guī)律分析問題可獨辟蹊徑,到達快速準(zhǔn)確的效果.如圖1所示,在O點懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán),拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向忽然向環(huán)內(nèi)插入,判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運動.假設(shè)按常規(guī)方法,應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向,再由安培定那么確定環(huán)形電流對應(yīng)的磁極,由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運動方向.假設(shè)直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中,環(huán)內(nèi)磁通量增加,環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加,由磁通量減小的方向運動.因此環(huán)

14、將向右擺動.顯然,用第二種方法判斷更簡捷.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟：(1)查明原磁場的方向及磁通量的變化情況；(2)根據(jù)楞次定律中的阻礙確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；(3)由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向.3、當(dāng)閉合電路中的一局部導(dǎo)體做切割磁感線運動時,用右手定那么可判定感應(yīng)電流的方向.運動切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例,所以判定電流方向的右手定那么也是楞次定律的特例.用右手定那么能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情況下,不如用右手定那么判定的方便簡單.反過來,用楞次定律能判定的,并不是用右手定那么都能判定出來.如圖2所示,閉合圖形導(dǎo)

15、線中的磁場逐漸增強,由于看不到切割,用右手定那么就難以判定感應(yīng)電流的方向,而用楞次定律就很容易判定.要注意左手定那么與右手定那么應(yīng)用的區(qū)別,兩個定那么的應(yīng)用可簡單總結(jié)為：因電而動用左手,的問題,如圖2所示,因動而電用右手,因果關(guān)系不可混淆.知識點四：互感自感渦流I互感：由于線圈A中電流的變化,它產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化,磁通量的變化在線圈中激發(fā)了感應(yīng)電動勢.這種現(xiàn)象叫互感.自感現(xiàn)象是指由于導(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.所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢.自感系數(shù)簡稱自感或電感,它是反映線圈特性的物理量.線圈越長單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大,它的自感系數(shù)就越大.另外,有鐵心的線圈的自

16、感系數(shù)比沒有鐵心時要大得多.自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種,其中斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài),L與LA并聯(lián),其電流分別為IL和1A,方向都是從左到右.在斷開S的瞬間,燈A中原ALA來的從左向右的電流1A立即消失,但是燈A與線圈L構(gòu)成一閉合回路,由于L的自感作用,其中的電流IL不會立即消失,而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時間,在這個時間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過,此時通過燈A的電流是從IL開始減弱的,如果原來ILIA,LLA,那么在燈A熄滅之前要閃亮一下；如果原來ILIA,那么燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下.原來IL和1A哪一個大,要由L的直流電阻Rl和A的電

17、阻RA的大小來決定,如果RLRA,那么1LIA,如果RLRA,ILIA2、由于線圈導(dǎo)體本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象.在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢叫自感電動勢.由上例分析可知：自感電動勢總量阻礙線圈導(dǎo)體中原電流的變化.3、自感電動勢的大小跟電流變化率成正比.白L自LtL是線圈的自感系數(shù),是線圈自身性質(zhì),線圈越長,單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大,有鐵芯那么線圈的自感系數(shù)L越大.單位是亨利H.如是線圈的電流每秒鐘變化1A,在線圈可以產(chǎn)生1V的自感電動勢,那么線圈的自感系數(shù)為1H.還有毫亨mH,微亨H渦流及其應(yīng)用1 .變壓器在工作時,除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢外,變化的磁通量也會在

18、鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流.一般來說,只要空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流2 .應(yīng)用：1新型爐灶一一電磁爐.2金屬探測器：飛機場、火車站平安檢查、掃雷、探礦.知識點五：交變電流描述交變電流的物理量和圖象I一、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律：1產(chǎn)生：強度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫交流電.51所示,產(chǎn)生正弦或余矩形線圈在勻強磁場中,繞垂直于勻強磁場的線圈的對稱軸作勻速轉(zhuǎn)動時,如圖弦交流電動勢.當(dāng)外電路閉合時形成正弦或余弦交流電流.I)(2)圖512變化規(guī)律：1中性面：與磁力線垂直的平面叫中性面.線圈平面位于中性面位置時,如圖52A所示,穿過線圈的磁通量最大,但磁通

19、量變化率為零.因此,感應(yīng)電動勢為零.3另匕mmm2感應(yīng)電動勢瞬時值表達式:感應(yīng)電流瞬時值表達式：iImsint安所示.交流電壓有效值U0.707Um;交流電流有效值I0.707I圖522NBlvN,BS伏N為匝數(shù)假設(shè)從中性面開始,感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式:e-sint伏如圖52B所示.假設(shè)從線圈平面與磁力線平行開始計時,那么感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為:em.cost伏如圖52D感應(yīng)電流瞬時值表達式：iImcost安、表征交流電的物理量:1瞬時值、最大值和有效值：交流電在任一時刻的值叫瞬時值.瞬時值中最大的值叫最大值又稱峰值.交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻

20、值的電阻,如果二者熱效應(yīng)相等即在相同時間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量那么此等效的直流電壓,電流值叫做該交流電的電壓,電流有效值.正弦或余弦交流電電動勢的有效值和最大值m的關(guān)系為:m0.707m注意：通常交流電表測出的值就是交流電的有效值.用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值.用電器上說明的耐壓值是指最大值.周期和頻率互為倒數(shù),即Tf1.50赫茲,周期為0.02秒.22f單位：弧度/秒Tem-sint圖象如圖53所示.em.cost圖象如圖54所示.當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時即線圈平面與磁力線平行時如圖磁通量雖然為零,但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大.因此,感應(yīng)電動勢值最大.5-2C所示,穿過線圈的2

21、周期、頻率和角頻率交流電完成一次周期性變化所需的時間叫周期.以交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率.以T表示,單位是秒.f表示,單位是赫茲.我國市電頻率為角頻率交流電的圖象知識點六：正弦交變電流的函數(shù)表達式Iu=Umsinwti=Imsinwt知識點七：電感和電容對交變電流的影響I電感對交變電流有阻礙作用,阻礙作用大小用感抗表示.低頻扼流圈,線圈的自感系數(shù)L很大,作用是通直流,阻交流；高頻扼流圈,線圈的自感系數(shù)L很小,作用是通低頻,阻高頻電容對交變電流有阻礙作用,阻礙作用大小用容抗表示耦合電容,容量較大,隔直流、通交流高頻旁路電容,容量很小,隔直流、阻低頻、通高頻知識點八：變壓器I變壓器是

22、可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備.56,原、副線理想變壓器的效率為1,即輸入功率等于輸出功率.對于原、副線圈各一組的變壓器來說如圖圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正.即UiU2nin2由于有UiTiU2I2,因而通過原、副線圈的電流強度與它們的匝數(shù)成反比.即n2ni注意：i.理想變壓器各物理量的決定因素輸入電壓Ui決定輸出電壓U2,輸出電流I2決定輸入電流Ii,輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到到達變壓器的最大功率負(fù)載電阻減小,輸入功率增大；負(fù)載電阻增大,輸入功率減小.2.一個原線圈多個副線圈的理想變壓器的電壓、電流的關(guān)系Ui:U2：U3：=ni:n2：n3：Iini=I2n2+I3n3+由于P

23、入P出,即UiTiU2I2,所以變壓器中高壓線圈電流小,繞制的導(dǎo)線較細(xì),低電壓的線圈電流大,繞制的導(dǎo)線較粗.上述各公式中的I、U、P均指有效值,不能用瞬時值.3電壓互感器和電流互感器電壓互感器是將高電壓變?yōu)榈碗妷?故其原線圈并聯(lián)在待測高壓電路中；電流互感器是將大電流變?yōu)樾‰娏?故其原線圈串聯(lián)在待測的高電流電路中.二解決變壓器問題的常用方法思路i電壓思路.變壓器原、副線圈的電壓之比為Ui/U2=ni/n2;當(dāng)變壓器有多個副繞組時Ui/ni=U2/n2=U3/n3=思路2功率思路.理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出,即Pi=P2；當(dāng)變壓器有多個副繞組時Pi=P2+P3+思路3電流思路.由I=P

24、/U知,對只有一個副繞組的變壓器有Ii/I2=n2/ni;當(dāng)變壓器有多個副繞組時niIi=n2I2+n3I3+思路4變壓器動態(tài)問題制約思路.i電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比ni/n2一定時,輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2Ui/ni,可簡述為原制約副.2電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比ni/n2一定,且輸入電壓Ui確定時,原線圈中的電流Ii由副線圈中的輸出電流I2決定,即Ii=n2I2/ni,可簡述為副制約原.3負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定,P2=P負(fù)1+P負(fù)2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定,|2=P2/U2；總功率P總=P線+P2.動態(tài)分析問題的思路程序可表示為:U1.UiU2決定n1n2U22R負(fù)載決定I2PiP2(IlUiI2U2)決定I1PiI1U1Pi決定思路5原理思路.變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化,鐵芯中A/日相等；當(dāng)遇到I型變壓器時有A1/J=A2/血+A3/血,此式適用于交流電或電壓電流變化的直流電,但不適用于穩(wěn)壓或恒定電流的情況知識點九：電能的輸送I由于送電的導(dǎo)線有電阻,遠(yuǎn)距