高中物理選修3-2知識(shí)點(diǎn)總結(jié)新課標(biāo)人教版

1、選修3-2知識(shí)點(diǎn)56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。57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（是B與S的夾角）看，磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；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，

2、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。58法拉第電磁感應(yīng)定律 楞次定律電磁感應(yīng)規(guī)律：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。當(dāng)長(zhǎng)L的導(dǎo)線，以速度，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，垂直切割磁感線，其兩端間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為。如圖所示。設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，MN間電動(dòng)勢(shì)為，則MN受向左的安培力，要保持MN以勻速向右運(yùn)動(dòng)，所施外力，當(dāng)行進(jìn)位移為S時(shí)，外力功。為所用時(shí)間。而在時(shí)間內(nèi)，電流做功，據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，則。，M點(diǎn)電勢(shì)高，N點(diǎn)電勢(shì)低。此公式使用條件是方向相互垂直，如不垂直，則向垂直方向作投影。，公式 。注意: 1)該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

3、。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(lB )。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)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

4、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AC繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng), 轉(zhuǎn)動(dòng)的區(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,

5、所以AC切割的速度可用其平均切割速, 故。（超經(jīng)典的，我們有次考試考到過關(guān)于這個(gè)、）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)動(dòng)時(shí)，其兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為。如圖所示，AO導(dǎo)線長(zhǎng)L，以O(shè)端為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，所用時(shí)間，描過面積，（認(rèn)為面積變化由0增到）則磁通變化。在AO間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)且用右手定則制定A端電勢(shì)高，O端電勢(shì)低。面積為S的紙圈，共匝，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)方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。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)，邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，速度為（圓運(yùn)動(dòng)半徑

6、為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，端電勢(shì)高于端電勢(shì)。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)。端電勢(shì)高于端電勢(shì)。邊，邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，兩端等電勢(shì)，則輸出端MN電動(dòng)勢(shì)為。如果線圈匝，則，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，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，則圓運(yùn)動(dòng)線速度，在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為，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.即作最大值方向的投影，（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。總結(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式：（是線圈平面與磁場(chǎng)方

7、向的夾角）。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(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, 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(shí)間無關(guān)。因此, 當(dāng)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(shí), 線圈里聚積的感應(yīng)電量相等, 但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不同, 外力做功也不同。楞次定律：1、1834年德國(guó)物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗(yàn)總結(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。即磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場(chǎng)磁通量變化。2、當(dāng)閉合

8、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。楞次定律是判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的定律，但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的。通過感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。這樣一個(gè)復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下：（這個(gè)不太好理解、不過很好用 口訣：增縮減擴(kuò)，來拒去留）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

9、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）。利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。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

10、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。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(chǎng)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(chǎng)方向；（3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)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。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

11、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，“因動(dòng)而電”用右手） 59互感 自感 渦流互感：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。 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(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感, 它是反映線圈特性的物理量。線

12、圈越長(zhǎng), 單位長(zhǎng)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, 有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵心時(shí)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”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

13、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。2、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)。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。3、自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比。L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）。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(dòng)勢(shì)，則線圈的自感系數(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(shí)，除了在

14、原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外，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。60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51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。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

15、置時(shí)，如圖52（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52（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52（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52（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：交流電在任一時(shí)刻的值

16、叫瞬時(shí)值。瞬時(shí)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：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)

17、，即。我國(guó)市電頻率為50赫茲，周期為0.02秒。角頻率： 單位：弧度/秒交流電的圖象：圖象如圖53所示。圖象如圖54所示。61。正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式u=Umsinti=Imsint62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63變壓器變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。理想變壓器的效率為1，即輸入功率等于

18、輸出功率。對(duì)于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖56），原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。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U1決定輸出電壓U2，輸出電流I2決定輸入電流I1，輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到達(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: I1n1=I2n2+I3n3+因?yàn)?，即，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(shí)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(cè)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(cè)的高電流電路中。（二）解決變壓器問題的常用方法思路1 電壓思路。變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)U1/n1=U2/n2=U3/n3=思路2 功率思路。理想變壓器的輸入、輸出