物理3-2知識(shí)點(diǎn)總結(jié)歸納

1、精品文檔選修 3-2 知識(shí)點(diǎn)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種利用磁場(chǎng)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。二、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(qiáng)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(gè)量的變化，或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切

2、割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。三、法拉第電磁感應(yīng)定律公式一：。注意 : 1) 該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2) 只與穿過電路的磁通量的變化率有關(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)。公式中涉及到磁通量的變化量的計(jì)算, 對(duì)的計(jì)算 ,一般遇到有兩種情況: 1) 回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變 , 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化, 由,此時(shí), 此式中的叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 ,若是恒定的 , 即磁場(chǎng)變化是均勻的, 那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

3、是恒定電動(dòng)勢(shì)。2) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B不變 , 回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化, 則,線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)就屬這種情況。嚴(yán)格區(qū)別磁通量,磁通量的變化量磁通量的變化率, 磁通量, 表示穿過研究平面的磁感線的條數(shù),磁通量的變化量,表示磁通量變化的多少 , 磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢 ,公式二 :。要注意 : 1)該式通常用于導(dǎo)體切割磁感線時(shí), 且導(dǎo)線與磁感線互相垂直( l B ) 。2) 為 v 與 B的夾角。 l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度( 即 l為導(dǎo)體實(shí)際長(zhǎng)度在垂直于B方向上的投影 ) 。公式一般用于導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同,對(duì)有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不

4、相同的情況,如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？如圖 1所示, 一長(zhǎng)為l的導(dǎo)體桿繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) , 轉(zhuǎn)動(dòng)的AC區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 求 AC 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ,顯然 , AC各部分切割磁感線的速度不相等,且 AC上各點(diǎn)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,.精品文檔故。1 BL2當(dāng)長(zhǎng)為L(zhǎng) 的導(dǎo)線，以其一端為軸，在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 的平面內(nèi)，以角速度勻速轉(zhuǎn)2動(dòng)時(shí)，其兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為。公式三：mn· B· S·面積為S的紙圈， 共 n 匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 中，以角速度勻速轉(zhuǎn)坳，其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，則當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)

5、方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)m 。如圖所示，設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為 d，以轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)， ab 邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，速度為 v· d （圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊d 的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2BL · vd1BL· ·BS· ， a 端電勢(shì)高于 b 端電勢(shì)。22cd 邊垂直磁場(chǎng)方向切割磁感線向紙里運(yùn)動(dòng)，同理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)熱勢(shì)1e 端BS 。 c 端電勢(shì)高于2電勢(shì)。bc 邊， ae 邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，b c 兩端等電勢(shì)，則輸出端MN電動(dòng)勢(shì)為 m BS 。如果線圈 n 匝，則 mn· B· S·

6、， M端電勢(shì)高， N端電勢(shì)低。參照俯示圖，這位置由于線圈長(zhǎng)邊是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值m ，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，則圓運(yùn)動(dòng)線速度v ，在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為v cos ，則此時(shí)線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值即作最大值m .cos. 即作最大值方向的投影，n· B· S · cos（是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角） 。當(dāng)線圈平面垂直磁場(chǎng)方向時(shí)，線速度方向與磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零?？偨Y(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式：如v是即時(shí)速度，則為即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。BLv如v是平均速度，則為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。t是一段時(shí)間， 為這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1BL

7、2no，為即時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。tt2.精品文檔n· B· S · cos（是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角）。m n·BS· 線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí) 有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值n·B·S··cos瞬時(shí)值公式，是線圈平面與磁場(chǎng)方向 夾角注意：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(shí),由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流 ,在內(nèi)遷移的電量 ( 感應(yīng)電量 ) 為 q I tntnt, 僅由回路電阻和RR tR磁通量的變化量決定,與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無關(guān)。四、楞次定律：1、 1834 年德國(guó)物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗(yàn)總

8、結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。即磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流建立感應(yīng)電流磁場(chǎng)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(shí)，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(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。（口訣：增反減同，來拒去留，近躲離追）楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（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(huì)努力實(shí)現(xiàn)這種過程：（ 1）阻礙原磁通的變化（原始表述） ；（ 2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留” ，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由

9、運(yùn)動(dòng)， 則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙穿過路的磁通的變化；若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動(dòng)回路發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路的面積又不可變，則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來阻礙磁體與回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng)；（ 3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)；（ 4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象） 。如圖 1 所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動(dòng)。若按常規(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，再由安培定則確定環(huán)形電流對(duì)應(yīng)的磁極，由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向。若直接從感應(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

10、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(yùn)動(dòng)。因此環(huán)將向右擺動(dòng)。顯然，用第二種方法判斷更簡(jiǎn)捷。3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。.精品文檔運(yùn)動(dòng)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則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡(jiǎn)單。反過來，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判定出來。如圖 2 所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，因?yàn)榭床坏角懈?，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。（“因電而動(dòng)”用左手，

11、“因動(dòng)而電”用右手）五、互感自感渦流1、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B 中激發(fā)了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫互感。2、自感：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(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。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”的問題 ,如圖 2所示,原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài),L 與并聯(lián) ,其電流分別為, 方向都是從左到右。在斷開 S 的瞬間 , 燈 A 中原來的從左向右的電流立即消失 , 但是燈 A 與線圈 L 構(gòu)成一閉合回路 ,由于 L的自感作用 ,其中的電流不會(huì)立即消

12、失, 而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時(shí)間,在這個(gè)時(shí)間內(nèi)燈A 中有從右向左的電流通過 ,此時(shí)通過燈A 的電流是從開始減弱的 ,如果原來,則在燈 A熄滅之前要閃亮一下 ; 如果原來,則燈 A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來哪一個(gè)大 ,要由 L 的直流電阻和 A的電阻的大小來決定 , 如果, 如果。由上例分析可知：自感電動(dòng)勢(shì)總量阻礙線圈（導(dǎo)體）中原電流的變化。自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比。I自 LtL 是線圈的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，截面積越大，有鐵芯則線圈的自感系數(shù) L 越大。單位是亨利（ H）。3、渦流及其應(yīng)用1變壓器在工作時(shí)，除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外

13、，變化的磁通量也會(huì)在鐵芯中產(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(huì)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）新型爐灶電磁爐。（ 2）金屬探測(cè)器：飛機(jī)場(chǎng)、火車站安全檢查、掃雷、探礦。六、交變電流描述交變電流的物理量和圖象一）交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律：（ 1）產(chǎn)生：強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線圈的對(duì)稱軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖 5 1 所示，產(chǎn)生正弦（或余弦）交流電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦（或余弦）交流電流。.精品文檔圖 51（ 2）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

14、置時(shí)，如圖5 2（ A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。圖 52當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)（即線圈平面與磁力線平行時(shí)）如圖5 2（ C）所示，穿過線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值最大。（伏）（ N為匝數(shù)）（ 2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式：若從中性面開始，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：（伏）如圖5 2（ B）所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式：（安）若從線圈平面與磁力線平行開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為：（伏）如圖5 2（ D）所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式：（安）二）表征交流電的物理量：（ 1）瞬時(shí)值、最大值和有效值：

15、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值的電阻， 如果二者熱效應(yīng)相等（即在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量）則此等效的直流電壓，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(dòng)勢(shì)的有效值和最大值的關(guān)系為：.精品文檔交流電壓有效值；交流電流有效值。注意：通常交流電表測(cè)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。（ 2）周期、頻率和角頻率交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期。以T 表示，單位是秒。交流電在1 秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f 表示，單位是赫茲。周期和頻率互為倒數(shù)，即。我國(guó)市電頻率為5

16、0 赫茲，周期為0.02 秒。角頻率：?jiǎn)挝唬夯《?/ 秒交流電的圖象：圖象如圖5 3 所示。圖象如圖5 4 所示。三）正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式u=Umsin ti=I msin t七、電感和電容對(duì)交變電流的影響電感對(duì)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) 很大，作用是“通直流，阻交流” ；高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù) 很小，作用是“通低頻，阻高頻” 電容對(duì)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、通高頻八、變壓器一）理想變壓器的效率為1，即輸入功率等于輸出功率。對(duì)于原、副線圈各一組的變壓器來

17、說（如圖5 6），原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。.精品文檔即因?yàn)橛?，因而通過原、 副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。即注意： 1、理想變壓器各物理量的決定因素輸入電壓 U 決定輸出電壓U，輸出電流I2決定輸入電流I，輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到121達(dá)到變壓器的最大功率（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(gè)原線圈多個(gè)副線圈的理想變壓器的電壓、電流的關(guān)系U1: U2: U3: =n1: n2: n3: I 1n1=I 2n2+I 3n3+因?yàn)椋矗宰儔浩髦懈邏壕€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、

18、 P均指有效值，不能用瞬時(shí)值。3、解決變壓器問題的常用方法動(dòng)態(tài)分析問題的思路程序可表示為：U 1n1U 2UnI 2 RP1 P2(I1U1 I2U 2)P1I1U 11122負(fù)載UU 2I 2I1決定P決定決定決定二）電能的輸送由于送電的導(dǎo)線有電阻，遠(yuǎn)距離送電時(shí)，線路上損失電能較多。在輸送的電功率和送電導(dǎo)線電阻一定的條件下， 提高送電電壓， 減小送電電流強(qiáng)度可以達(dá)到減少線路上電能損失的目的。線路中電流強(qiáng)度I 和損失電功率計(jì)算式如下：注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用求，因?yàn)椴皇侨拷德湓趯?dǎo)線上。九、傳感器的及其工作原理有一些元件它能夠感受諸如力、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。我們把