物理選修3-2知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、第四章：電磁感應(yīng)知識(shí)要點(diǎn)】一.磁通量穿過某一面積的磁感線條數(shù)；=BSsin0；單位Wb,1Wb=1Tm2；標(biāo)量，但有正負(fù)。二電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中有感應(yīng)電流的現(xiàn)象。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)現(xiàn)象，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的)。三產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、閉合電路的磁通量發(fā)生變化。2、閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)。(其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；2、產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。3、方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右

2、手定則判斷。五法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。A2、公式：E=njt，其中n為線圈匝數(shù)。3、公式E=n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：At廠AB.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AQ=ABS,此時(shí)E=nS,此式中At即磁場(chǎng)變化是均勻的,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定電動(dòng)勢(shì)。的AB叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，若AB是恒定的,AtAt.磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化，則A=BAS,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。磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別三個(gè)量較項(xiàng)目磁通量

3、磁通量的變化量磁通量的變化率物理意義某時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁某段時(shí)間內(nèi)穿過某個(gè)面的磁通量變化穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢感線的條數(shù)大小0=BScos9=021A=BaS=SaBA=B或SABAtAt或AtAt注意若有相反方向磁場(chǎng)，磁通量可能抵消開始時(shí)和轉(zhuǎn)過180時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直，穿過平面的磁通量是一正一負(fù)，A=2BS,而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示變化的多少。實(shí)際上，它就是單匝線圈上產(chǎn)A生的電動(dòng)勢(shì)，即EAt注意2該式E=n號(hào)中普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E只與穿過電路的磁通量的變化率/At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)六導(dǎo)體切割磁感線

4、時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E=Blv求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。有效性：公式中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。甲圖：l=cdsinB；乙圖：沿v方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l=MN；沿v方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1=0。12丙圖：沿v方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1=；./2R；沿v方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1=0；沿v方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1=R相對(duì)性：E=B1v中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。2、導(dǎo)體不垂直切割磁感線時(shí)，即v與B有一夾角。，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E=B1vsin9求出。3、公式E=Blv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

5、度不相同的情況,如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？例：如圖所示，一長(zhǎng)為1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)，解析：AC各部分切割磁感線的速度不相等，v=0,vl，且AC上各點(diǎn)的AC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度v=十=牛弓,故E=2B12。4、E二nBS3面積為S的紙圈，共n匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)m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)。m解析：設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng),寬為d，以轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，dab邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng)切割磁感線，速度為V=3（

6、圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=bl2=2ga端電勢(shì)高于b端電勢(shì)。同理cd邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=2BS。c端電勢(shì)高于d端電勢(shì)。則輸出端M.N電動(dòng)勢(shì)為E=BS。如果線圈n匝，則E=nBSco，M端電勢(shì)高，N端電勢(shì)低。mm參照俯示圖:這位置由于線圈邊長(zhǎng)是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一m個(gè)角度0，如果圓周運(yùn)動(dòng)線速度v，在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為vcos9，此時(shí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值E=E.cos0即作最大值方向的投影E=E.cos0=nBScocos0（9是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角）。當(dāng)mm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)

7、電動(dòng)勢(shì)為零?？偨Y(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式：E=blv如是瞬時(shí)速度丿如v是平均速度,則為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。則為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。AAt是一段時(shí)間，為這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E=nAt/AtTo,為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E=2BL2（導(dǎo)體繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）E=nBSco（線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值）E=感應(yīng)電流建立感應(yīng)電流磁場(chǎng)阻礙原磁通量變化。（這個(gè)不太好理解、不過很好用口訣：增縮減擴(kuò)，來拒去留，增反減同）2、楞次定律的理解：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）引起感應(yīng)電流的原因。（1）阻礙原磁通的變化（原始表述）；（2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”。（3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)；（4

8、）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。3、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。4、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。導(dǎo)體運(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?！傲Α庇米笫?，其它”用右手）九互感自感渦流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(shì)。這種現(xiàn)象叫互感。2、自感:由于線圈（導(dǎo)

9、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。Q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)。分析可知：自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈（導(dǎo)體）中原AI電流的變化。自二LAt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)，匝數(shù)越多，橫截面積越大，自感系數(shù)L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。單位是亨利（H）。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，例：如圖2所示，原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)，L與L并聯(lián)，其電流分別為I和I,方向都是從左ALA圖2到右。在斷開S的瞬間，燈A中原來的從左向右的電流I立即消失，但是

10、燈AA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I厶不會(huì)立即消失，而是在回路中逐斷減弱維持短暫的時(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I開始減弱的，如果原來II,則在燈A熄滅之前要閃亮一下；如果原來II,則燈A是逐LLALA斷熄滅不再閃亮一下。原來I和I哪一個(gè)大，要由L的直流電阻R和A的電阻R的大小來決定，如果LALARL工RA，則1LIA，如果RLIA。3、渦流及其應(yīng)用變壓器在工作時(shí)，除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(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)電流叫做渦流應(yīng)用：新型

11、爐灶一一電磁爐。金屬探測(cè)器：飛機(jī)場(chǎng)、火車站安全檢查、掃雷、探礦?！緦?dǎo)與練】1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(C)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同如圖所示，一個(gè)矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，而且處在兩導(dǎo)線的中央，則(A)兩電流同向時(shí)，穿過線圈的磁通量為零兩電流反向時(shí)，穿過線圈的磁通量為零兩電流同向或反向，穿過線圈的磁通量相等因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的，因此不能判定穿

12、過線圈的磁通量是否為零電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示?，F(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(D)從a到b,上極板帶正電從a到b，下極板帶正電從b到a,上極板帶正電從b到a,下極板帶正電將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(C)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同5如圖所示，光滑固定的金

13、屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（AD）P、Q將相互靠攏P、Q將相互遠(yuǎn)離磁鐵的加速度仍為g磁鐵的加速度小于g6如圖所示，有一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，一個(gè)閉合的矩形導(dǎo)線框abed,沿紙面由位置1（左）勻速運(yùn)動(dòng)到位置2（右），則（D）導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bCfda導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dCfba導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力水平向右導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力水平向左7.如圖所，電路中A、B是完全相同的燈泡，L是一帶鐵芯的線圈。開關(guān)S原來閉合,則開關(guān)S斷開的瞬間（D）L中的電流

14、方向改變，燈泡B立即熄滅L中的電流方向不變，燈泡B要過一會(huì)兒才熄滅L中的電流方向改變，燈泡A比B熄滅慢L中的電流方向不變，燈泡A比B熄滅慢8如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的0軸以角速度s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（0軸位于磁場(chǎng)邊界）。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為（D）BL2sA2R如圖，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.使該線框從靜止開始繞過圓心0、垂直于半圓面的軸以角速度s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，

15、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率牴的大小應(yīng)為（C）4rnBA.0；B.2wBwBwBB.C.0D.0；2；如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞0點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a(B)A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C.逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)半徑為a右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體桿，單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)盛場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0桿在圓環(huán)上以速度v0平行于直徑CD向右做勻速直線壇動(dòng)桿始終有

16、兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心0開始，桿的位置由e確定，如圖所示。則(AD)9=0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2Bave=n/3時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為s3BavC.D.2B2av9=0時(shí)，桿受到的安培力大小為f冷一G+2丿R03B2av9=n/3時(shí)，桿受到的安培力大小為JrR012金屬桿MN和PQ間距為l,MP間接有電阻R,磁場(chǎng)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒AB長(zhǎng)為21,由圖示位置以A為軸，以角速度3勻速轉(zhuǎn)過90。(順時(shí)針)。求該過程中(其他電阻不計(jì)):R上的最大電功率。通過R的電量。解析：AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，且切割長(zhǎng)度由1增至21以后AB離開MN,電路斷開。當(dāng)B端恰至MN上時(shí)，E最大。210+212

17、=2Bs12,廠E24B23214P滬：PRmRRAB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過程中回路A0=B*121sin60=23B12q=TAt=R=|1如圖，兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為.電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。簾襞菡０l(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。解析：每個(gè)燈上的額定電流為1r額定電壓為：U=pR(1)

18、最后MN勻速運(yùn)動(dòng)故：B2IL=mg求出:B=mgTPR-2PL(2)U=BLv得:BL2Pmg如圖所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向內(nèi)。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r,其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求：在滑動(dòng)過程中通過電阻r上的電流的平均值；MN從左端到右端的整個(gè)過程中，通過r上的電荷量；當(dāng)MN通過圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過r上的電流是多少？解析：導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電阻r供電。計(jì)算平均電流，應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律，先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整

19、個(gè)過程磁通量的變化為AO=2RAnBRvEnBRvBnR2rBS=BnR2,所用的時(shí)間At代入公式=苛=丁，平均電流為I虧=石。電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流，q=lAt=當(dāng)MN通過圓形導(dǎo)軌中心時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，l=2R,根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式,E2BRvE=Blv得E=B2Rv，此時(shí)通過r的電流為I=?=丁。如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為1=，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30。角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為，電阻均為R=Q，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

20、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止。取g=10m/s2，問：通過cd棒的電流I是多少，方向如何？棒ab受到的力F多大？棒cd每產(chǎn)生Q=的熱量，力F做的功W是多少？解析：(1)棒cd受到的安培力F尸IlBcd棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則F=mgsin30cd由式代入數(shù)據(jù)解得I=1A，方向由右手定則可知由d到c。棒ab與棒cd受到的安培力大小相等Fb=Fdabcd對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有F=mgsin3O+IlB代入數(shù)據(jù)解得F=設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=熱量，由焦耳定律可知Q=12Rt設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

21、BlvE由閉合電路歐姆定律知I=由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移x=vt2R力F做的功W=Fx綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得W=如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬“U”型軌導(dǎo)，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為皿=的導(dǎo)體棒以v1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為九二0.1。/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取g二10m/s2)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，

22、并判斷電流方向；計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。1x=vt+at022解析：(1)導(dǎo)體棒先在無磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有-卩mg-mav-v+att0代入數(shù)據(jù)解得：t=1s,x=0.5m，導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。導(dǎo)體棒在1s末已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，離左端位置仍為x二0.5m前2s磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為E=0，I=0后2s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Id=0.1V回路的總長(zhǎng)度為5m，因此回路的總電阻為R=5九=0.50電流為I=0.2AAtAtR根據(jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時(shí)針方向前2s電流為零，后2s有恒定電流，焦耳熱為Q=12Rt=0.04J如圖，質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌a

23、bed放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌be段長(zhǎng)為L(zhǎng),開始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R。以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t=0時(shí)，一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的be邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a。求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式；經(jīng)過多少時(shí)間拉力F達(dá)到最大值，拉力F的最大值為多少?某一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W,求導(dǎo)軌動(dòng)能

24、的增加量。解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv，導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，v=at,E=BLat,s=at2/2，感應(yīng)電流的表達(dá)式為I=BLv/R=BLat/(R+2Rat2/2)=BLat/(R+Rat2)，總00導(dǎo)軌受安培力F=BIL=B2L2at/(R+Rat2)，A0摩擦力為Ff=Fn=(mg+BIL)=mg+B2L2at/(R+Rat2),根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律)B2L2at/(R+Rat2),0FFF=Ma,F=Ma+F+F=Ma+mg+(1+AfAf上式中當(dāng)R/t=Rat即t=0F=Ma+mg+(1+max2)設(shè)此過程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s,由動(dòng)能定理W=E,摩擦力為卩=(mg+F),合kfA摩

25、擦力做功為W=mgs+W=mgs+Q,s=,E=Mas=(WQ),amgkmg第五章：交變電流【知識(shí)要點(diǎn)】一.交變電流定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。2圖像：如圖（a）、（b）、（c）、（d）所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流電,如圖（a）所示。二.正弦交流電的產(chǎn)生和圖像%、（1）1產(chǎn)生: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。變化規(guī)律：（1）中性面：與磁感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（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為

26、零。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。TD+1IAZ-tiA當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)（即線圈平面與磁感線平行時(shí)）如圖（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。E=2*N*B*l*v=N*B*g）*S（伏）（N為匝數(shù)）m三.正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式若n匝面積為S的線圈以角速度3繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)時(shí)，其函數(shù)形式為e=nBSsint,用E=nBS表示電動(dòng)勢(shì)最大值，則有e=Esinst。其電流大小為mmeE匚=二=苗訕3t=Isinst。RRm四.正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))規(guī)律物理量函數(shù)圖像磁通量O=Oc

27、os3t=BScOS3tm電動(dòng)勢(shì)e=Emsin31=nBSssint電壓REmu=Um3sin3t=Rrsinst電流EmiImsin31=丨sinstR+r兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)AO線圈平面與中性面重合時(shí)，SIB,最大，_At=0e=0，i=0，電流方向?qū)l(fā)生改變。AO線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB,=0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變。表征交流電的物理量：周期、頻率和角速度、2n周期(T)：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s),公式丁=肓頻率(f)：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)。2兀c角速度:e=2吋單位：弧度/秒周期和頻率的關(guān)系：

28、T=*或f=*2.交變電流“四值”的理解與應(yīng)用物理量物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況及說明瞬時(shí)值父變電流某一時(shí)刻的值e=Esinst,u=Usint,imm=Isintm計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況最大值最大的瞬時(shí)值E=nBSs,E=n3,I=mmmmER丄r當(dāng)考慮某些電學(xué)兀件（電容器、晶體管等）的擊穿電壓時(shí)，指的是交變電壓的最大值有效值根據(jù)電流的熱效應(yīng)（電流通過電阻產(chǎn)生的熱）進(jìn)行定義對(duì)正弦、余弦交變電流E=EmUmIm（1）通常所說的父變電流的電壓、電流強(qiáng)度、交流電表的讀數(shù)、保險(xiǎn)絲的熔斷電流值、電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓、電流值都是指父變電流的有效值求解父變電流的電熱問題時(shí)，必須用有效值來進(jìn)行計(jì)算平均值父

29、變電流圖像中圖線與t軸所圍成的面積與時(shí)間的比值E=BLv,E=n肛，【=ER+r計(jì)算有關(guān)電量時(shí)只能用平均值3.幾種典型的交變電流的有效值電流名稱電流圖像有效值正弦式父變電流U=*U寸2m正弦半波電流U=#U2m正弦單向脈動(dòng)電流矩形脈動(dòng)電流U=非對(duì)稱性父變電流u=d2(U12+u；)七、電感和電容對(duì)交變電流的影響X二2nfL電感對(duì)交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用感抗表示。L低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)L很大，作用是“通直流，阻交流”；高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)L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1X=1耦合電容，容量較大，隔直流、通交流C2兀fC高頻旁

30、路電容，容量很小，隔直流、阻低頻、通高頻八、變壓器、電能的輸送1變壓器的構(gòu)造理想變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。2變壓器的原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)（互感現(xiàn)象）。3理想變壓器的基本關(guān)系（i）電壓關(guān)系：Ui=nto22功率關(guān)系：px=p出。入出In（3）電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)：=補(bǔ)有多個(gè)副線圈時(shí)：戸叮2+U3I3+UnIno21U（4）對(duì)于單個(gè)副線圈的變壓器，原、副線圈中的頻率f、磁通量變化率寸相同，并且滿足n=Tt。注意：理想變壓器各物理量的決定因素1輸入電壓U決定輸出電壓U2,輸出電流12決定輸入電流I,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

31、大；負(fù)載電阻增大，輸入功率減?。?。2因?yàn)镻二P，即UI=UI，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導(dǎo)線較細(xì)，低電壓的線入出1122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）九、解決變壓器問題的常用方法1：電壓思路:變壓器原、副線圈的電壓之比為U/U=n/n；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組U/n=U/n=U/n=TOC o 1-5 h z12121122332：功率思路:理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=卩出，即P=P；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)P=P+P+入出121233：電流思路：由I=P/U知，對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I/I=n/n；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組nI=nI+n

32、I+12211122334：（變壓器動(dòng)態(tài)問題）制約思路。2電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n/n)一定時(shí)，輸出電壓U由輸入電壓U決定，即U=nU/n,12212211可簡(jiǎn)述為“原制約副”.電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n/氣)一定，且輸入電壓確定時(shí)，原線圈中的電流I】由副線圈中的輸出電流I決定，即I=nI/n，可簡(jiǎn)述為“副制約原”.21221負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P由用戶負(fù)載決定，P=P負(fù)+P負(fù)+；22負(fù)1負(fù)2變壓器副線圈中的電流I由用戶負(fù)載及電壓U確定，I=P/U:總功率PP線+P.Ui=bI.旦U1卩2n2u2人負(fù)載決定2總線動(dòng)態(tài)分析問題的思路程序可表示為：P=P(I

33、U=IU)rP=IUPI12122I111決定2決定1決定5:原理思路:變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化，鐵芯中磁通量的變化AO/At相等;十、電能的輸送根據(jù)P損線，降低輸電電能損失有以下兩種措施損線減小R線：由R=pS可知，減小R線可用P較小的導(dǎo)體材料(如銅)或增大導(dǎo)線的橫截面積(有時(shí)不現(xiàn)實(shí))。減小輸電電流：在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P=UI，要減小電流，必須提高輸電電壓，即高壓輸電。.遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系功率關(guān)系：丫P，P3尹，P2=P.+P3電壓、電流關(guān)系：U1=1=I，U3=9=，U=AU+U，I=I=I。221443PPUU輸電電流：【線=帀=。23線輸電線

34、上損耗的功率P損=I線AU=I線2只線=()2R線。U2注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用P=卞出求，因?yàn)閁不是全部降落在導(dǎo)線上。損R出線【導(dǎo)與練】一個(gè)小型電熱器若接在愉出電壓為10V的直流電源上.消耗電功率為P;若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，P其消耗的電功率為2。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為（c）A.5Vv2C.10V2自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。己知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為

35、kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I,負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的，則U2和I分別約為（B）A.380V和380V和240V和240V和臺(tái)電風(fēng)扇的額定電壓為交流220V。在其正常工作過程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為（B）度度度度4.如圖，理想變壓器原線圈輸入電壓U=Usinotu，副線圈電路中R為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器。Vm01和V是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U和U表示；A和A是理想交流電流表，示數(shù)分別用I和I表示。下2121212列說法正確的是（C）I和I表示電流的瞬間值12U和U表示電壓的最大值12滑片P向下

36、滑動(dòng)過程中，U不變、1變大21D滑片P向下滑動(dòng)過程中，U變小、I變小215某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e=50sin100nt（V）,對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有（CD）A.最大值是50VB.頻率是100HzC.有效值是25、邁VD.周期是6如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈a和b,貝HD)線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流B線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為零線圈b輸出的交變電流不對(duì)線圈a的磁場(chǎng)造成影響線圈a的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈b中一定有電場(chǎng)7通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P,原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)之比為k時(shí)，線路

37、損耗的電功率為P1,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)之比提高到nk,線路損耗的電功率為P2，則P1和P2/P分別為(D)PR/kU,1/nB(P/kU)2R,1/nC.PR/kU,1/n2D(P/kU)2R,1/n2&如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20：1,兩個(gè)標(biāo)有“12V,6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端，當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是(D)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，貝(B)t=時(shí)線框的磁通量變化率為零t=時(shí)線框平面與中性面重合線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311V線框產(chǎn)生的

38、交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW,輸電線總電阻為6Q若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率。若改用5000V高壓輸電，用戶端利用片：氣=22:1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。解析：(1)輸電線上的電流為P20X103=U=380A52.63A輸電線路損耗的功率為P=DR=X6W16620W=kW。損(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為，P20X103,.I/=a=4A丄U5000A4A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U=UIR=(50004X6)V=4976V根據(jù)Ui=ni，用戶得到的電壓為22U2=n2U1=22X4976VVo第六章：傳感器知識(shí)要點(diǎn)】一、傳

39、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(cè)量、傳輸、處理和控制了。例如：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，

40、金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。二、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(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。5霍爾元件霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件。外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，傳感器放轉(zhuǎn)大換電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示器指針式電表、數(shù)字屏丿在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓U,Uk一.HHd1傳感器應(yīng)用的一般模式2傳感器應(yīng)用：力傳感器的應(yīng)用電子秤聲傳感器的應(yīng)用話筒溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器傳感器的應(yīng)用實(shí)