高中人教版物理選修3-2知識點(diǎn)及公式(非常齊全)(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上物理選修3-2知識點(diǎn)總結(jié)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，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這種利用磁場產(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)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以產(chǎn)生感應(yīng)

2、電動(dòng)勢，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、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。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, 對的計(jì)算, 一般遇到有兩種情況: 1)回路與磁場垂直的面積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, 即磁場變化是均勻的, 那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是恒定電動(dòng)勢。2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 不變

3、, 回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化, 則, 線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢就屬這種情況。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(lB )。2)為v與B的夾角。l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度(即l為導(dǎo)體實(shí)際長度在垂直于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？如圖1所示, 一長為l的

4、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, 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢, 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, 故。當(dāng)長為L的導(dǎo)線，以其一端為軸，在垂直勻強(qiáng)磁場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)勢為。公式三：面積為S的紙圈，共匝，在勻強(qiáng)磁場B中，以角速度勻速轉(zhuǎn)坳，其轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，則當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢。如圖所示，設(shè)線框長為L，寬為d，以轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，邊垂直磁場方向向紙外運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，速度為（圓運(yùn)動(dòng)

5、半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，端電勢高于端電勢。邊垂直磁場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。端電勢高于端電勢。邊，邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，兩端等電勢，則輸出端MN電動(dòng)勢為。如果線圈匝，則，M端電勢高，N端電勢低。參照俯示圖，這位置由于線圈長邊是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢最大值，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，（是線圈平面與磁場方向的夾角）。當(dāng)線圈平面垂直磁場方向時(shí)，線速度方向與磁場方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢為零?？偨Y(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢公式：（是線圈平面與磁

6、場方向的夾角）。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)。四、楞次定律：1、1834年德國物理學(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)

7、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運(yùn)動(dòng)，則它會以它的運(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；（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

8、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。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

9、，不如用右手定則判定的方便簡單。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)線中的磁場逐漸增強(qiáng)，因?yàn)榭床坏角懈睿糜沂侄▌t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） 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。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)勢叫自感電動(dòng)勢。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

10、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)勢總量阻礙線圈（導(dǎo)體）中原電流的變化。自感電動(dòng)勢的大小跟電流變化率成正比。L是線圈

11、的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長，單位長度上的匝數(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)勢外，變化的磁通量也會在鐵芯中產(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）金屬探測器：飛機(jī)場、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)磁場中，繞垂直于勻強(qiáng)磁場的線圈的對稱軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖51所

12、示，產(chǎn)生正弦（或余弦）交流電動(dòng)勢。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)勢值最大。（伏） （N為匝數(shù)）（2）感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式：若從中性面開始，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(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)

13、時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(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

14、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。三）正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式u=Umsinti=Imsint七、電感和電容對交變電流的影響電感對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

15、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?。?、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

16、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、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：U1P1二）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。我們把這種元件叫

17、做傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制了。光敏電阻在光照射下電阻變化的原因：有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。光照越強(qiáng)，光敏電阻阻值越小。金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。十、傳感器的應(yīng)用1光敏電阻2熱敏電阻和金屬熱電阻3電容式位移傳感器4力傳感器將力信號轉(zhuǎn)化為電流信號的元件。5霍爾元件