高中物理知能結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計(jì)選修3-2匯總4149

第四章電磁感應(yīng)第一節(jié)劃時(shí)代的發(fā)電一、電生磁——電流的磁效應(yīng)（一）發(fā)現(xiàn)者：【丹麥】奧斯特（二）科學(xué)信念：各種自然現(xiàn)象是相互聯(lián)系并且相互轉(zhuǎn)化的（三）發(fā)現(xiàn)時(shí)間：1820年4月（四）奧斯特的實(shí)驗(yàn)：（五）意義：揭示出電現(xiàn)象與此現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系二、磁生電——電磁感應(yīng)現(xiàn)象（一）發(fā)現(xiàn)者：【英】法拉第（二）科學(xué)信念：各種自然現(xiàn)象是相互聯(lián)系并且相互轉(zhuǎn)化的（對(duì)稱性思維）（三）發(fā)現(xiàn)時(shí)間：1831年8月29日（四）法拉第的實(shí)驗(yàn)：線圈A在通電所電瞬間，線圈B中出現(xiàn)電流——感應(yīng)電流（五）意義：使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。第二節(jié)探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件一、探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件（一）觀察（二）分析論證（三）歸納結(jié)論：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件電路必須閉合穿過電路的磁通量發(fā)生變化2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生都與變化和運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系二、磁通量Ф（一）幾何意義：表示穿過某一面積的磁感線的條數(shù)（二）定義：面積為S的平面，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則B與S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量，簡稱磁通。（三）定義式：Ф=B·S1、適用條件：勻強(qiáng)磁場(chǎng)；B與S垂直2、運(yùn)用須知：S指磁場(chǎng)的實(shí)有面積Ф與線圈匝數(shù)n無關(guān)磁通量的變化ΔФ=Ф2-Ф1（四）單位：Wb（韋伯）（五）特性：既有大小又有方向，但為標(biāo)量。說明：磁通量的正負(fù)僅代表磁感線的貫穿方向。第三節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念（一）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（二）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源（三）“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”比“感應(yīng)電流”更具本質(zhì)意義注：注意區(qū)分“產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件”與“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”二、磁通量的變化率（一）磁通量的變化量1.定義式：ΔФ=Ф2-Ф12、單位：Wb3、特性：標(biāo)量，常取絕對(duì)值4、意義：表示磁通量變化的大小5、注意：ΔФ=Ф2-Ф1=BΔS=ΔB·S≠ΔB·ΔS（二）磁通量的變化率1.定義式：2、單位：Wb/s3、特性：標(biāo)量，常取絕對(duì)值4、意義：表示磁通量變化的快慢5、注意：Ф，ΔФ，的大小沒有必然聯(lián)系Ф很大，可能很小Ф很小，可能很大Ф=0，可能不為零。三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小——法拉第電磁感應(yīng)定律（一）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過這一電流的磁通量的變化率成正比。（二）數(shù)學(xué)表達(dá)式：1、各量單位：Ф-Wb，t-s，E-V2、比例系數(shù)為1：3、適宜計(jì)算：平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（三）常見運(yùn)用1、n匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，2、感應(yīng)電量：3、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：適用條件：B、l、v兩兩垂直各量單位：E-V，B-T，l-m，v-m/s適宜計(jì)算：瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4、反電動(dòng)勢(shì)：電能——其他形式的能量第四節(jié)楞次定律一、判斷感應(yīng)電流方向的普適方法——楞次定律（一）內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化。（二）對(duì)“阻礙”一詞的理解1、誰阻礙？感應(yīng)電流的磁場(chǎng)2、阻礙什么？引起感應(yīng)電流的磁通量的變化3、怎樣阻礙？“反抗”原磁通量的增加，“補(bǔ)償”原磁通量的減少4、“阻礙”不等于“阻止”（三）實(shí)質(zhì)：產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程必須遵守能量守恒定律（四）說明：對(duì)用于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判定二、判斷導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流方向的首選方法——右手定則（一）內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指相垂直，并且與手掌在同一平面內(nèi)。讓磁感線從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，這是其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。（二）與楞次定律的關(guān)系：是楞次定律的一種特殊情形。（三）與左手定則的比較

定則右手定則因動(dòng)而生電磁場(chǎng)方向左手定則因電而受力磁場(chǎng)方向電流方向安培力方向適用條件手掌朝向手四指指向感應(yīng)電流方向法拇指指向切割方向（四）說明：也可用于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判定。第五節(jié)感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)一、感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì)（一）【英】麥克斯韋：變化的磁場(chǎng)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)，稱之為感生電場(chǎng)，又叫渦旋電場(chǎng)。（二）對(duì)感生電場(chǎng)的初步認(rèn)識(shí)與靜電場(chǎng)的比較1.感生電場(chǎng)方向的判定——右手螺旋定則磁場(chǎng)的方向(磁場(chǎng)變?nèi)鯐r(shí))伸直的拇指的指向磁場(chǎng)的反方向（磁場(chǎng)變強(qiáng)時(shí)）彎曲四指的指向：感生電場(chǎng)的方向兩種電場(chǎng)感生電場(chǎng)靜電場(chǎng)相同點(diǎn)對(duì)電荷有作用力由變化的磁場(chǎng)激發(fā)由電荷激發(fā)不同點(diǎn)電場(chǎng)線是閉合的電場(chǎng)線不閉合方向由右手螺旋定則判定方向起于正電荷止于負(fù)電荷2．感生電場(chǎng)的存在在于是否存在閉合回路無關(guān)（三）由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為感生電動(dòng)勢(shì)。（四）跟感生電動(dòng)勢(shì)相聯(lián)系的非靜電力是感生電場(chǎng)力。二、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)（一）由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。（二）跟動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相聯(lián)系的非靜電力是洛倫茲力。第六節(jié)互感和自感一、互感現(xiàn)象（一）定義：放一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感。（二）本質(zhì)：互感電動(dòng)勢(shì)（三）應(yīng)用：變壓器二、自感現(xiàn)象（一）定義：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做自感。（二）演示：通電自感和斷電自感1.大小：遵從法拉第電磁感應(yīng)定律L——自感系數(shù)，單位“H”（1H=103mH=106μH），與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)，自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越嚴(yán)重。2.方向：自感電動(dòng)式具有這樣的方向，它總是阻礙引起自感電動(dòng)勢(shì)的電流的變化。遵從楞次定律具體地，當(dāng)流過線圈的電流減弱時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與源電流同方向；當(dāng)流過線圈的電流增強(qiáng)時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流反方向。（三）本質(zhì)：自感電動(dòng)勢(shì)。（四）能流：線圈儲(chǔ)存或釋放的磁場(chǎng)能（五）線圈對(duì)變化電流的阻礙作用于對(duì)恒定電流的再作用不同。1．兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同：線圈對(duì)恒定電流的阻礙作用是由于繞制線圈線的電導(dǎo)阻決定的；線圈對(duì)變化電流的阻礙作用是由線圈的自感電動(dòng)勢(shì)引起的。2．兩種阻礙作用產(chǎn)生的效果不同：穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達(dá)到的穩(wěn)定值；自感電動(dòng)勢(shì)決定了變化電流達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間。第五章交變電流第1節(jié)交變電流一、交變電流交流定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流說明：大小可變也可不變（一）電流直流定義：方向不隨時(shí)間變化的電流說明：大小可變也可不變（二）最簡單最基本的交變電流是正弦式電流二、正弦式電流的變化——交流發(fā)電機(jī)（一）原理：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（二）電動(dòng)勢(shì)：e=nBSωsinωt1．推導(dǎo)：從線圈位于中性面開始計(jì)時(shí)單邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：e0=Bl1vsinωt=Bl1ωsinωt=BSωsinωt單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：=2e0=n匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：e=n=2．線圈經(jīng)過兩個(gè)特殊位置時(shí)的電動(dòng)勢(shì)①中性面：e=0，電動(dòng)勢(shì)變換方向，Φ=Φm=BS②跟中性面垂直的位置：，Φ=03．圖像①瞬時(shí)值②峰值三、簡單的交流電路（一）電路圖：平均值（二）基本關(guān)系：1．2.3.4.第2節(jié)描述交變電流的物理量一、周期和頻率（一）周期T1．定義：變變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間2．單位：s（二）頻率1．定義：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)2．單位：Hz（三）周期和頻率的關(guān)系1．周期和頻率都是表示交變電流變化快慢的物理量2．周期和頻率互為倒數(shù)，即T=3．在中，二、峰值和有效值（一）峰值1．定義：交變電流所能達(dá)到的最大值2．說明：電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值（二）有效值1．定義：讓交流與恒定電流通過相同的電阻，如果它們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則這個(gè)恒定電流的電流、電壓就叫做這個(gè)交流的有效值2．計(jì)算：將待求交變電流分成可方便確定有效值的幾段，利用焦耳定律表示出或一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量，根據(jù)有效值的定義，該熱量等于，由此解出有效值I或U3．注意：交變電流的有效值I不同于平均值,有效值I跟熱量相關(guān)聯(lián)，平均值跟電量相關(guān)聯(lián)（三）峰值和有效值的關(guān)系1．峰值和有效值都是表示電流強(qiáng)弱或電壓高低的物理量2．、只對(duì)正弦式交變電流成立，對(duì)其他交變電流一般不成立3．交流電氣設(shè)備上標(biāo)出的額定電壓和額定電流、一般交流電表測(cè)量的電壓和電流都是有效值第3節(jié)電感和電容對(duì)交變電流的影響一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用（一）用感抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小感抗：（二）特性：通直流阻交流1．低頻扼流圈（L較大）：通直流、阻交流2．高頻扼流圈（L較小）：同低頻、阻高頻二、電容對(duì)交變電流的阻礙作用（一）交變電流“通過”電容器，實(shí)質(zhì)是電容器的充放電（二）用容抗來表示電容對(duì)交變電流阻礙作用的大小容抗：（三）特性：通交流阻直流1．隔直電容器（C較?。和ń涣髯柚绷?．旁路電容器（C較大）：通高頻阻低頻三、電阻（阻抗）、感抗、容抗的區(qū)別電阻感抗容抗定向移動(dòng)的自由電荷由于電感線圈的自感與不動(dòng)的離子間的碰電容器兩極板上積累的電荷對(duì)向這個(gè)方向定向移動(dòng)的電荷的反抗產(chǎn)生原因現(xiàn)象阻礙電流的變化撞作用體現(xiàn)對(duì)直流、交流均有阻只對(duì)變化的電流有阻不能通直流，只能通變化的電流特點(diǎn)礙作用礙作用定量關(guān)系能的電能轉(zhuǎn)化內(nèi)能電能磁場(chǎng)能電能電場(chǎng)能第4節(jié)變壓器一、變壓器的構(gòu)造原理和理想化條件（一）構(gòu)造1．示意圖2．符號(hào)（二）原理：互感（電能磁場(chǎng)能電能）注：變壓器不能改變恒定電流的電壓（三）理想變壓器的條件：沒有能量損失1．無銅損：不計(jì)線圈的電阻2．無鐵損：不計(jì)鐵芯的發(fā)熱3．無磁損：不計(jì)鐵芯的漏磁即輸入功率等于輸出功率二、理想變壓器的變壓比和變流比（一）變壓比：1．理論探究：對(duì)原線圈（1）對(duì)副線圈（2）對(duì)鐵芯（3）聯(lián)立（1）（2）（3）得注：變壓比只與原副線圈的匝數(shù)比有關(guān)，與交變電流的頻率無關(guān)2．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：控制變量法①保持不變，研究跟的關(guān)系②保持不變，研究跟的關(guān)系（二）變流比：注：變壓比、變流比均為有效值（或最大值）之比三、變壓器的作用和制約關(guān)系（一）作用：升壓和降壓1．升壓變壓器：，,2．降壓變壓器：，，（二）制約關(guān)系1．輸入電壓決定輸出電壓2．輸出電流決定輸入電流3．輸出功率決定輸入功率第5節(jié)電能的輸送一、高壓輸電的原因分析（一）輸電電路圖（二）輸電損耗1．電壓損失(())2．功率損失（三）降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1．減小輸電線的電阻1選擇電阻率小的金屬材料2增加導(dǎo)線的橫截面積2．減小輸電電流1減小輸電電流對(duì)降低輸電損耗更為有效2減小輸電電流的可行性方法是采用高壓輸電二、高壓輸電的電路分析（一）發(fā)電、輸電、用電的電路圖（二）輸電損耗1．電壓損失：2．功率損失：（三）基本關(guān)系1．電流關(guān)系：，,2．電壓關(guān)系：,,3．功率關(guān)系：,,第六章傳感器第1節(jié)傳感器及其工作原理一、傳感器（一）作用：非電學(xué)量電學(xué)量1．非電學(xué)量：如力、溫度、光、聲模擬量：如電阻、電壓、電流2．電學(xué)量開關(guān)量：如電流的通與斷（二）轉(zhuǎn)換的好處：電學(xué)量可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制二、制作傳感器的一些元器件名稱光敏電阻熱敏電阻