恒定電流與電磁感應(yīng)ppt課件

1、恒定電流與電磁感應(yīng)恒定電流與電磁感應(yīng)專題復(fù)習(xí)專題復(fù)習(xí)一、高考命題趨勢： 電磁感應(yīng)是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，也是高中物理綜合性最強(qiáng)的內(nèi)容之一，高考每年必考。 電磁感應(yīng)問題，大多數(shù)會涉及力學(xué)知識如牛頓運(yùn)動定律、功、動能定理、動量和能量守恒定律等）、電學(xué)知識如電磁感應(yīng)定律、楞次定律、直流電路知識、磁場知識等以及熱學(xué)知識等多個知識點(diǎn)，突出考查理解能力、分析綜合能力，尤其從實(shí)際問題中抽象概括構(gòu)建物理模型的創(chuàng)新能力。因此，本專題涉及的內(nèi)容多為計算題，分值高，難度大，具有較高的區(qū)分度。二、主要題型和解決思路：具體來講，有以下幾個要求：具體來講，有以下幾個要求：1.確定電源.產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的那部分電路就相

2、當(dāng)于電源，利用法拉第電磁感應(yīng)定律確定其電動勢的大小，利用楞次定律確定其正負(fù)極。 如無感應(yīng)電流則可以假設(shè)電流存在時的方向。2.分析電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖.這一步的實(shí)施的本質(zhì)是確定“分析的到位與準(zhǔn)確.承上啟下，為下一步的處理做好準(zhǔn)備.3.利用電路規(guī)律求解.主要還是歐姆定律、串并聯(lián)電路、電功、電熱.解決電源與電路連接問題的主要步驟：解決電源與電路連接問題的主要步驟： 4、若電表是理想化的，則在電流表接入、若電表是理想化的，則在電流表接入處可認(rèn)為該處短路；在電壓表接入處可認(rèn)為該處可認(rèn)為該處短路；在電壓表接入處可認(rèn)為該處斷路。若電表不是理想化的，可把電流表和處斷路。若電表不是理想化的，可把電流表和電壓

3、表看作是能顯示電流值和電壓值的電阻。電壓表看作是能顯示電流值和電壓值的電阻。 5、在含有電容器的電路中，當(dāng)電容器充、在含有電容器的電路中，當(dāng)電容器充電時，可以認(rèn)為是通路；當(dāng)電容器放電時，可電時，可以認(rèn)為是通路；當(dāng)電容器放電時，可以認(rèn)為是電源；當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，可以以認(rèn)為是電源；當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，可以認(rèn)為是斷路，電容器兩極間的電壓等于與之并認(rèn)為是斷路，電容器兩極間的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。聯(lián)的電阻兩端的電壓。（1圖像的主要作用 圖像是描述物理過程和交待物理量的重要方法之一，要學(xué)會從圖像上獲取已知條件、分析物理過程；要學(xué)會從抽象的圖像出發(fā)，建立實(shí)際的物理模型；要知道圖像就是題干，

4、解題所需要的條件均在圖像上有充分的交待. 磁通量是否變化以及變化是否均勻、感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電流)的大小以及是否恒定、感應(yīng)電動勢(感應(yīng)電流)的方向、電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的過程以及時間段都可以通過圖象反映。 （2圖像的主要類型 一類是根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線情況畫出Et圖象和it圖象. 另一類是根據(jù)t 圖象或Bt 圖象畫出Et 圖象和It 圖象,或反之。二、主要知識再現(xiàn)二、主要知識再現(xiàn)E = NtE = BLv1、電磁感應(yīng)知識結(jié)構(gòu)、電磁感應(yīng)知識結(jié)構(gòu)2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)產(chǎn)生條件：回路中的磁通量發(fā)生變化.(2)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢： 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的是感應(yīng)電動勢，若回路是閉合的，則有感應(yīng)電流產(chǎn)生；若回路

5、不閉合，則只有電動勢，而無電流。(3)在閉合回路中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體是電源，其余部分則為外電路。 回路中磁通量發(fā)生變化的幾種情況 回路面積不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化； 磁場不變，而回路面積發(fā)生變化； 磁場和回路面積均不變，但回路平面與磁場的方向發(fā)生了變化； 閉合電路的一部分做切割磁感線的運(yùn)動. 3. 3.磁通量磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量、磁通量、磁通量的變化率的變化率/t t的區(qū)別的區(qū)別. . 磁通量是指穿過某一回路的磁感線的條數(shù)；磁通量是指穿過某一回路的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量是說明磁通量改變了多少，但磁通量的變化量是說明磁通量改變了多少，但不能說明磁通量改變的快慢

6、，值得注意的是當(dāng)不能說明磁通量改變的快慢，值得注意的是當(dāng)一個回路平面翻轉(zhuǎn)一個回路平面翻轉(zhuǎn)180180時，磁通量的大小變時，磁通量的大小變不變暫且不論，但方向由正變負(fù)或由負(fù)變正，不變暫且不論，但方向由正變負(fù)或由負(fù)變正，而磁通量的變化量為而磁通量的變化量為=|=|1|+|1|+|2|2|；磁通量變化率磁通量變化率/t t是指磁通量變化快慢的是指磁通量變化快慢的物理量，決定了該回路的感應(yīng)電動勢的大小，物理量，決定了該回路的感應(yīng)電動勢的大小，再結(jié)合該回路電阻可決定該電路的感應(yīng)電流的再結(jié)合該回路電阻可決定該電路的感應(yīng)電流的大小。大小。4 4、法拉第電磁感應(yīng)定律、法拉第電磁感應(yīng)定律 （1 1內(nèi)容：電磁感應(yīng)

7、現(xiàn)象中感內(nèi)容：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一回路的磁應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比，即通量的變化率成正比，即E=nE=n/t.t. （2 2當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中切割當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中切割磁感線時，切割法表達(dá)式磁感線時，切割法表達(dá)式E=BLvsinaE=BLvsina，而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該電源的正負(fù)極由楞次定律于電源，該電源的正負(fù)極由楞次定律來確定，注意電源內(nèi)部電流是由負(fù)極來確定，注意電源內(nèi)部電流是由負(fù)極流向正極流向正極. . 5 5、法拉第電磁感應(yīng)定律的第一種表述、法拉第電磁感應(yīng)定律的第一種表述的運(yùn)用及注意事項(xiàng)的

8、運(yùn)用及注意事項(xiàng) （1 1E = n E = n /t t 是定量描述電磁感是定量描述電磁感應(yīng)現(xiàn)象的普適規(guī)律應(yīng)現(xiàn)象的普適規(guī)律. .不管是因?yàn)槭裁丛?、什不管是因?yàn)槭裁丛颉⑹裁捶绞剿a(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其感應(yīng)電動勢么方式所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其感應(yīng)電動勢的大小均可由它來計算。的大小均可由它來計算。 （2 2E = n E = n /t t在中學(xué)階段通常是計在中學(xué)階段通常是計算一段時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢的平均值，對于瞬算一段時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢的平均值，對于瞬時值，其作用不大，只有當(dāng)磁通量的變化率恒時值，其作用不大，只有當(dāng)磁通量的變化率恒定時，才等于瞬時值。定時，才等于瞬時值。6 6、公式、公式E=BL

9、vsinaE=BLvsina的運(yùn)用及注意事項(xiàng)的運(yùn)用及注意事項(xiàng) 1. 1.此公式中此公式中a a為速度與磁場平面間的夾角為速度與磁場平面間的夾角. .在在v v垂直于垂直于B B，也垂直于，也垂直于L L，且，且L L也垂直于也垂直于B B時，可簡時，可簡化為化為E=BLvE=BLv，否則可以用，否則可以用v=vsinav=vsina可得可得E=BLv E=BLv 2. 2.此公式一般用于勻強(qiáng)磁場此公式一般用于勻強(qiáng)磁場( (或?qū)w所在位置或?qū)w所在位置的各點(diǎn)的各點(diǎn)B B均相同均相同) )，且導(dǎo)體各部分的速度均相同，且導(dǎo)體各部分的速度均相同的情況的情況. .若切割速度若切割速度v v不變，則不變，

10、則E E為恒定值；若切為恒定值；若切割速度為瞬時值，則割速度為瞬時值，則E E為瞬時電動勢為瞬時電動勢. .該公式即該公式即可求平均電動勢，也可求瞬時電動勢可求平均電動勢，也可求瞬時電動勢. .7 7、轉(zhuǎn)動切割問題、轉(zhuǎn)動切割問題 （1若導(dǎo)體棒繞某一固定轉(zhuǎn)軸切割磁感線時，雖然棒上各點(diǎn)的切割速度并不相同，但可用棒中點(diǎn)的速度等效替代切割速度，常用公式E=BLv中 （ ）。 （2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部分長度；此公式是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線時的具體表達(dá)式。 (1)感應(yīng)電流的磁場總是阻礙磁通量的變化(涉及到：原磁場方向、磁通量增減、感應(yīng)電流的磁場方向

11、和感應(yīng)電流方向等四方面).右手定則是其中一種特例。 (2)感應(yīng)電流引起的運(yùn)動總是阻礙相對運(yùn)動。 (3)自感電動勢的方向總是阻礙原電流變化。8.8.楞次定律三種表述：楞次定律三種表述：9. 電 源 和 電 路 (1)電源電動勢是反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量，只由電源本身結(jié)構(gòu)特性決定，與電路無關(guān)。電源提供的電能W=qE=IEt，總功率P總=IE. (2)內(nèi)電路：內(nèi)電阻消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(發(fā)熱)P內(nèi)=IU內(nèi)=I2r. (3)外電路：外電路中消耗的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，輸出功率即外電路消耗的電功率，P外=IU外 供電效率:=P出/P總U外/E （4內(nèi)電路與外電路中消耗的電能之和等于電

12、源把其它形式能轉(zhuǎn)化過來的電能，IU內(nèi)+IU外=IE.10.10.閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路的電流與電源電動勢成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。 (2)公式：IE/(R+r)。 (3)適用條件：純電阻電路。（4功率表達(dá)式和電壓表達(dá)式分別 為（ ）（ ）。11.純電阻閉合電路中變量分析 (1)保持不變的量只有電源的電動勢和內(nèi)電阻，電流、電壓、電功率等都隨外電阻的改變而改變 (2)主要關(guān)系： 電流I=E/(R+r). 內(nèi)電壓U內(nèi)Ir=Er/(R+r). 外電壓U外E-Ir. 總功率P總IE. （3輸出功率及供電效率: P出=I2R=（ ） =R/(R+r). 由以上各

13、式可看出當(dāng)外電阻R增大時，電流減小，內(nèi)電壓U內(nèi)減小，外電壓U外增大，總功率P總減小，效率變大。輸出功率卻不是單調(diào)變化，當(dāng)外電阻R=r時P出有最大值E2/4r。（4引起電路動態(tài)變化的原因引起電路動態(tài)變化的原因 .滑動變阻器滑動片位置的改變；滑動變阻器滑動片位置的改變； .開關(guān)的閉合、斷開或換向雙擲開關(guān)）開關(guān)的閉合、斷開或換向雙擲開關(guān)） .非理想電表的接入。非理想電表的接入。思緒：由部分電阻的變化推斷外電思緒：由部分電阻的變化推斷外電路總電阻的變化，由全電路歐姆定律討路總電阻的變化，由全電路歐姆定律討論總電流強(qiáng)度的變化，由串并聯(lián)電路特論總電流強(qiáng)度的變化，由串并聯(lián)電路特點(diǎn)根據(jù)具體情況確定各元件上其它

14、量的點(diǎn)根據(jù)具體情況確定各元件上其它量的變化情況變化情況.12、路端電壓隨電流變化的U-I圖像圖線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)表示電路斷開情況，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為電源電動勢E.圖線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)表示外電路短路情況，交點(diǎn)橫坐標(biāo)為短路電流I短=E/r.圖線斜率值(tan)表示電源的內(nèi)電阻r=U/I.【留意】若縱軸的原點(diǎn)不在兩軸交點(diǎn)時，此結(jié)論不成立1313、電功和電功率、電功和電功率 1.導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力所做的功稱為電功.電功公式W=qU=IUt，適用于一切電路. 2.“度是日常生活中使用的電功單位，1度=3.6106J.電流通過用電器做功的過程，實(shí)際上是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程.3.電功

15、率等于單位時間內(nèi)電流所做的功，計算公式P=W/t=UI也適用于一切電路.要注意與某部分電路中各量的對應(yīng)關(guān)系. 4.用電器的額定功率是指用電器在額定電壓下工作時消耗的功率；而用電器的實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時消耗的功率.1414、焦耳定律、電功和電熱的關(guān)系、焦耳定律、電功和電熱的關(guān)系 1.焦耳定律：電流流過導(dǎo)體時，導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt，此式也適用于任何電路，包括電動機(jī)等非純電阻發(fā)熱的計算.產(chǎn)生電熱的過程，是電流做功，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程. 2.在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能.因而電功等于電熱，有： W=UIt=IRt=(U2/R)t. P=UI=I2R=U

16、/R. 3.在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能.因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱功率.即有：W=UIt=E其他+I2Rt或UI=IR+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)1515、串并聯(lián)電路的性質(zhì)和特點(diǎn)、串并聯(lián)電路的性質(zhì)和特點(diǎn)1616、主要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)、主要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)slR測量電路及基本工具測量電路及基本工具 滑動變阻器的連接滑動變阻器的連接. .滑動變阻器在電路中也滑動變阻器在電路中也有如圖兩種常用的接法：有如圖兩種常用的接法：a叫限流接法，b叫分壓接法.分壓接法中被測電阻上電壓的調(diào)節(jié)范圍大.當(dāng)要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，或

17、要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時應(yīng)該用分壓接法.用分壓接法時，滑動變阻器應(yīng)該選用阻值小的；用限流接法時，滑動變阻器應(yīng)該選用阻值和被測電阻接近的.伏安法測電阻伏安法測電阻 伏安法測電阻有如下圖兩種接法，a叫外接法，b叫內(nèi)接法.外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小于真實(shí)值，測較小阻值應(yīng)采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大于真實(shí)值，測較大阻值應(yīng)采用內(nèi)接法. 如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖1043將電壓表的左端接a點(diǎn)，而將右端第一次接b點(diǎn)，第二次接c點(diǎn)，觀察電流表和電壓表的變化，若電流表讀數(shù)變化大，說明被測電阻是大電阻，應(yīng)該用內(nèi)接法測量；若電壓表讀

18、數(shù)變化大，說明被測電阻是小電阻，應(yīng)該用外接法測量.使用多用表歐姆擋粗測電阻使用多用表歐姆擋粗測電阻(1)原理如圖1044所示. 調(diào)0時Ig=E/(Rg+r+R)=E/R內(nèi)測量時I=E/(R內(nèi)+Rx)只要將對 應(yīng)Rx值的電流刻度I改為阻值Rx，即為歐姆表.(4)留意：用歐姆擋測電阻，將指針示數(shù)乘以倍率得測量值如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小，應(yīng)增大倍率；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大，應(yīng)減小倍率. 每次換擋后都要重新進(jìn)行電阻調(diào)0.螺旋測微器螺旋測微器 固定刻度上的最小刻度為半毫米(上下兩行，分別是表示半毫米線和整毫米線)；可動刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)(或后退)半毫米.在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以每兩條刻線間代

19、表0.01mm.讀數(shù)時，從主尺上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動刻度上讀取剩余部分(因?yàn)槭?0分度，所以在最小刻度后還應(yīng)該再估讀一位)，再把兩部分讀數(shù)相加，得測量值.圖10-4-6中的讀數(shù)應(yīng)該是 9.203mm .描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線. . 1.因?yàn)樾襞莸碾娮栎^小(10左右)所以應(yīng)該選用電流表外接法. 2.小燈泡的電阻會隨著電壓的升高，燈絲溫度的升高而增大，所以U-I曲線不是直線.為了反映這一變化過程，燈泡兩端的電壓應(yīng)該由0逐漸增大到額定電壓.所以滑動變阻器必須選用分壓接法. 3.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I-U曲線如圖1048，說明燈絲的電阻隨溫度升高而增大，也就說明金屬電阻

20、率隨溫度升高而增大.測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率 1.被測電阻絲的電阻較小，所以選用電流表外接法； 2.本實(shí)驗(yàn)不要求電壓調(diào)節(jié)范圍，可選用限流電路. 【留意】：開始時滑動變阻器的滑動觸頭應(yīng)該在接入電路電阻最大的一端.本實(shí)驗(yàn)通過的電流不宜太大，通電時間不能太長，以免電阻絲發(fā)熱后電阻率發(fā)生明顯變化.1717、交變電流知識網(wǎng)絡(luò)、交變電流知識網(wǎng)絡(luò)瞬時值瞬時值交變電流交變電流交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律描述交變電流的物理量描述交變電流的物理量最大值最大值有效值有效值周期、頻率周期、頻率交流電路交流電路電感、電容的作用電感、電容的作用變壓器變壓器遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電交變電流的產(chǎn)生

21、交變電流的產(chǎn)生 閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的閉合矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的軸線做勻角速轉(zhuǎn)動時，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生軸線做勻角速轉(zhuǎn)動時，閉合線圈中就有交流電產(chǎn)生 L2L2L1L1L2L2線圈平面與磁線圈平面與磁感線垂直位置感線垂直位置開始計時開始計時e=Emsinte=Emsinti=Imsinti=Imsintu=Umsintu=UmsintEm=NBSEm=NBS描述交變電流的物理量描述交變電流的物理量反映不同時刻交流電的大小和方向反映不同時刻交流電的大小和方向 表達(dá)式表達(dá)式e=Emsint i=Imsint u=Umsint e=Emsint i=Imsint u=Umsint 也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反映的也叫峰值，它是瞬時值的最大者，它反映的是交流電大小的變化范圍是交流電大小的變化范圍 當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時，交流電動勢最大，Em=NBSEm=NBS。 平均值計算得到的為電動勢的用感tnE在計算感應(yīng)電量時必須要用平均值，它不是有效值！在