物理選修知識點歸納魯科

1、物理選修3-2知識點歸納(魯科版)第一章 電磁感應(yīng)第1節(jié) 磁生電的探索1.電磁感應(yīng)：只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生電流。國磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)的電流。第2節(jié) 感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。電路中感應(yīng)電動勢的大小與電路中磁通量變化的快慢有關(guān)。2.法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。，為比例常數(shù)。在國際單位制中，感應(yīng)電動勢的單位是，的單位是，的單位是， ， 上式可以化簡為。匝線圈的感應(yīng)電動勢大小為：。磁通量的變化量僅由導(dǎo)線切割磁感線引起時，感應(yīng)電動勢

2、的公式還可以寫成：。第3節(jié) 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.渦流：將整塊金屬放在變化的磁場中，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，金屬塊內(nèi)部就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)部形成閉合回路，就像旋渦一樣，我們把這種感應(yīng)電流叫做渦電流(eddy current)，簡稱渦流。如圖所示，把絕緣導(dǎo)線繞在塊狀鐵芯上，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)線時，鐵芯中會產(chǎn)生圖中虛線所示的渦流。在以上實驗中，小鐵鍋的電阻很小，穿過鐵鍋的磁通量變比時產(chǎn)生的渦流較大，足以使水溫升高；而玻璃杯是絕緣體，電阻很大，不產(chǎn)生渦流。2.電磁爐：電磁爐的工作原理與渦流有關(guān)。如圖所示，當(dāng)50 Hz的交流電流入電磁爐時，經(jīng)過整流變?yōu)橹绷麟?，再使其變?yōu)楦哳l電流(205

3、0 kHz)進(jìn)入爐內(nèi)的線圈。由于電流的變化頻率較高，通過鐵質(zhì)鍋底的磁通量變化率較大，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也較大；鐵質(zhì)鍋底是整塊導(dǎo)體，電阻很小，所以在鍋底能產(chǎn)生很強的渦電流，使鍋底迅速發(fā)熱，進(jìn)而加熱鍋內(nèi)的食物。（1）與煤氣灶、電飯鍋等炊具相比，電磁爐具有很多優(yōu)點：電磁爐利用渦流使鍋直接發(fā)熱，減少了能量傳遞的中間環(huán)節(jié)，能大大提高熱效率；電磁爐使用時無煙火，無毒氣、廢氣；電磁爐只對鐵質(zhì)鍋具加熱，爐體本身不發(fā)熱由于以上種種優(yōu)點，電磁爐深受消費者的喜愛，被稱為“綠色爐具”。（2）渦流既有利，也有害。例如，變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯常會因渦流損失大量的電能并導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。3.感應(yīng)電量的

4、計算：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在時間內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量為q，則根據(jù)電流定義式及法拉第電磁感應(yīng)定律，得：如果閉合電路是一個單匝線圈（n=1），則。上式中n為線圈的匝數(shù)，為磁通量的變化量，R為閉合電路的總電阻?？梢?，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，在時間內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量q僅由線圈的匝數(shù)n、磁通量的變化量和閉合電路的電阻R決定，與發(fā)生磁通量的變化量的時間無關(guān)。因此，要快速求得通過導(dǎo)體橫截面積的電量q，關(guān)鍵是正確求得磁通量的變化量。磁通量的變化量是指穿過某一面積

5、末時刻的磁通量與穿過這一面積初時刻的磁通量之差，即。在計算時，通常只取其絕對值，如果與反向，那么與的符號相反。線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流，在一個周期內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量故通過線圈的電量q=0。穿過閉合電路磁通量變化的形式一般有下列幾種情況：a. 閉合電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S不變，磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化時， ；b. 磁感應(yīng)強度B不變，閉合電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S發(fā)生變化時，；c. 磁感應(yīng)強度B與閉合電路的面積在垂直于磁場方向的分量S均發(fā)生變化時。第二章 楞次定律和自感現(xiàn)象第1節(jié) 感應(yīng)電流的方向1.楞次定律：感應(yīng)電流的磁場，總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，稱

6、為楞次定律。2.右手定則：伸開右手，讓拇指與其余四指在同一平面內(nèi)，使拇指與并攏的四指垂直；讓磁感線垂直穿入手心，使拇指指向?qū)w運動方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。第2節(jié) 自感1.自感現(xiàn)象：由導(dǎo)體自身的電流變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。（1）產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 以上表述是充分必要條件。不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件，就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化。 磁通量的變化”可能是： a. 導(dǎo)體所圍面積的變化； b. 磁場與導(dǎo)體相對位置的變化； c. 磁場本身

7、強弱的變化; d. 當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。這個表述是充分條件，不是必要的。在導(dǎo)體做切割磁感線運動時用它判定比較方便。（2）感應(yīng)電流的方向：右手定則 大拇指的方向是導(dǎo)體相對磁場的切割磁感線的運動方向，即有可能是導(dǎo)體運動而磁場未動，也可能是導(dǎo)體未動而磁場運動。 四指表示電流方向，對切割磁感線的導(dǎo)體而言也就是感應(yīng)電動勢的方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢低的負(fù)極流向電勢高的正極。 右手定則反映了磁場方向、導(dǎo)體運動方向和電流方向三者的相互垂直關(guān)系2.自感電動勢：由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢。（1） 感應(yīng)電動勢

8、產(chǎn)生的條件：穿過電路的磁通量發(fā)生變化。這里不要求閉合。無論電路閉合與否，只要磁通量變化了，就一定有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。這好比一個電源：不論外電路是否閉合，電動勢總是存在的。但只有當(dāng)外電路閉合時，電路中才會有電流。3.法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即，在國際單位制中可以證明其中的k=1，所以有。對于n匝線圈有。在導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況下，由法拉第電磁感應(yīng)定律可推出感應(yīng)電動勢的大小是：（是B與v之間的夾角）。4.自感：自感系數(shù)簡稱自感。第3節(jié) 自感現(xiàn)象的應(yīng)用1.左手定則與右手定則的應(yīng)用： （1）明確左手定則和右手定則的實質(zhì)。左手定則適用于

9、通電導(dǎo)體在磁場中的運動情況，也就是說適用于電動機(jī)，而右手定則適用于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也就是說適用于發(fā)電機(jī)。（2）聯(lián)系生產(chǎn)實際，按照習(xí)慣人們干活都是先用右手后動左手，記憶應(yīng)當(dāng)是“右發(fā)左動”，這樣對定則的使用會起到很好的幫助作用。第三章 交變電流第1節(jié) 交變電流的特點1.交變流電：電流大小和方向隨時間做周期性變化，這種電流稱為交變電流，簡稱交流電。2.周期：交變電流完成一次周期性變化所需要的時間，叫做交變電流的周期，用符號T表示，在國際單位制中它的單位是。周期越大，表示交變電流完成1次周期性變化所需要的時間越長，也就是變化得越慢。3.頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化次數(shù)，用符號表示。國際單位中它的

10、單位是。頻繁越大，交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)越多，變化得越快。周期與頻繁的關(guān)系：。4.正弦式交變電流：電流的大小和方向隨之時間按正弦規(guī)律變化，這種電流叫做正弦式交變電流。正弦式交變電流電壓及交變電流的有效值和峰值之間的關(guān)系是：，（1）交變電流渡過電阻時在時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，可以直接用焦耳定律公式：其中電流是有效值。（2）電器元件或設(shè)備對電壓或電流有一定的耐受極限，一旦超過這一極限，就會損壞元件設(shè)備。在這種情況下就要老虎交流的最大值而不是有效值。交變電流的變化規(guī)律：（角度為線圈與中性面的夾角算起），其中，又為感應(yīng)電流的最大值用表示，則感應(yīng)電流的瞬時值為：。第四章 遠(yuǎn)距離輸電第1節(jié) 三

11、相交變電流到我家1.變壓器：在交流電的傳輸過程中，必須有能升高電壓或降低電壓的設(shè)備來滿足各種不同的需要，這種設(shè)備稱為變壓器。2.原線圈：與電原相連的線圈叫原線圈，或初級線圈，與負(fù)載相連的線圈叫副線圈或次級線圈。原、副線圈的匝數(shù)分別用符號和表示。原線圈兩端的電壓又叫輸入電壓，用符號表示，副線圈兩端的電壓又叫輸出電壓，用符號表示。3.自耦變壓器：只有一個繞線組的變壓器。自耦變壓器的工作原理和一般的雙繞組變壓器一樣，原、副邊的電壓比等于匝數(shù)比。4.電功率損失：電流渡過輸電導(dǎo)線時，電流的熱效應(yīng)會引起電功率的損失。損失的電功率，即在輸電線路上因發(fā)熱而損耗的電功率與電阻成正比，與電流的二次方成正比。5.電

12、壓損失：導(dǎo)線有電阻，輸電線上有電壓損失（損失的電壓），使得用電設(shè)備兩端的電壓比供電電壓低。對于交流輸電線路，感抗和容抗也會造成電壓損失。高壓輸電：由知，在保證輸送電功率不變的情況下，必須提高輸送電壓才能減小電流。也就是說，遠(yuǎn)距離輸電必須采用高壓輸電。6.采用高壓輸電的原因：（1）任何導(dǎo)線都有一定的電阻，當(dāng)電流通過輸電線時，會有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失。線路越長，電阻越大，這部分能量損失就越多。當(dāng)發(fā)電站輸出的功率P一定時，根據(jù)公式PUI可知，如果提高輸電電壓U，則可減小輸電電流I。根據(jù)焦耳定律QI2Rt，當(dāng)電流I減小時，輸電線上損失的內(nèi)能將會大大減少。遠(yuǎn)距離輸電就是通過升高電壓來減小輸電電流，

13、從而減少線路上電能損耗的。（2）由于制造高電壓大功率的直流發(fā)電機(jī)在技術(shù)上難度很大，又無法直接升高直流電電壓，因此遠(yuǎn)距離送電損耗仍很大。同時，采用高電壓輸電，給用戶帶來了極大的安全隱患，而且對用電器的耐壓要求有所提高，相應(yīng)的技術(shù)要求和制造成本都會上升。為解決這些問題，人們想起了被冷落多年的交流電。交流電是大小和方向做周期性變化的電流，它很容易實現(xiàn)變壓。7.變壓器如何改變電壓：在遠(yuǎn)距離高壓交流輸電系統(tǒng)中，需要一種能按實際要求將電壓升高或降低的設(shè)備變壓器（1）變壓器是由一個閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈組成的，接電源的線圈叫原線圈(也叫初級線圈)，接負(fù)載的線圈叫副線圈(也叫次級線圈)。（2）發(fā)電機(jī)發(fā)

14、出的電壓一般只有幾千伏至十幾千伏，遠(yuǎn)距離送電時，需經(jīng)過升壓變壓器升高電壓，再用高壓線向外輸送。（3）高壓電到了用電區(qū)，先要進(jìn)入變電站用降壓變壓器將電壓降低，當(dāng)電壓降至l0kV時，可把其中一部分電能配送給需要10kV電壓的工廠，其余的則送到低壓變電站，將電壓降到220/380V后，便可配送給一般用戶。（4）遠(yuǎn)距離輸電問題解決以后，一大批大容量的中心發(fā)電站建造了起來，一張張電力網(wǎng)也迅速擴(kuò)展開來。電力開始成為工業(yè)的主要動力。（5）在實際應(yīng)用中，人們常將一個地區(qū)的各種不同電壓的輸配電線路和變電站并網(wǎng)聯(lián)合，組成一個個四通八達(dá)的大電網(wǎng)系統(tǒng)。這樣，更有利于電力的合理調(diào)度和充分利用，使供電穩(wěn)定，而且便于電力使

15、用高峰與低谷間的調(diào)節(jié)。8.理想變壓器：（1）理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征： 構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器作用：在輸送電能的過程中改變電壓原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象特征：正因為是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變交變電壓（2）理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：，忽略原、副線圈內(nèi)阻，有，。另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有。由此便可得理想變壓器

16、的電壓變化規(guī)律為在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有而，于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為， （3）由此可見：理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別）理想變壓器的規(guī)律實質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現(xiàn)形式。這里要求熟記理想變壓器的兩個基本公式是：a. ，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。b. ，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的

17、輸入功率總等于所有輸出功率之和。c. 需要特別引起注意的是：只有當(dāng)變壓器只有一個副線圈工作時，才有：，變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：，即在輸入電壓確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比。式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”?！柏?fù)載”表示副線圈所接的用電器的實際功率。實際上，R越大，負(fù)載越小；R越小，負(fù)載越大。這一點在審題時要特別注意。第五章 傳感器及其應(yīng)用第1節(jié) 揭開傳感器的 “面紗”1.傳感器：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，叫做傳感器。2.作用：傳感器通常應(yīng)用在自動測量和

18、自動控制系統(tǒng)中，擔(dān)負(fù)著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù)。由于電壓、電流、電阻、電容和電感等電學(xué)量與壓力、位移、速率、加速度、流量、溫度、濃度等非電學(xué)量相比，更加便于儀表顯示和用于自動控制，傳感器通常需要把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。3.分類：按傳感器工作原理的不同把傳感器分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。（1）物理傳感器是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測出待測對象信息的傳感器，如電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等。物理傳感器開發(fā)早、發(fā)展快、品種多、應(yīng)用廣，目前正向集成化、系列化、智能化方向發(fā)展。（2）化學(xué)傳感器是利用化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，如氣敏傳感器、濕敏傳感器等。這類傳感器很有發(fā)展前途，在環(huán)境保護(hù)、火災(zāi)報警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有極其廣泛的應(yīng)用。（3）生物傳感器是指利用生物化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，它是由固定生物體材料和適當(dāng)轉(zhuǎn)換器件組合成的系統(tǒng)，如組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶傳感器等。生物傳感器與物理傳感器和化學(xué)傳感器的最大區(qū)別在于生物傳感器的感受器中含有生命物質(zhì)。將生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸等作為感受器，更成為當(dāng)代生物傳感器發(fā)展的主流。這類傳感器專一性好，易操作，設(shè)備簡單，測量快速準(zhǔn)確，適用范圍廣。4.組成部分以及各部分的作用：傳感器一般由敏