物理選修知識(shí)點(diǎn)歸納魯科版

1、物理選修3-2知識(shí)點(diǎn)歸納(魯科版)第一章 電磁感應(yīng)第1節(jié)磁生電的探索電磁感應(yīng)：只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)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(dòng)勢與電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫感應(yīng)電動(dòng)勢。電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與電路中 磁通量變化的快慢有關(guān)。法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。E = k,左為比例常數(shù)。在國際單位制中，感應(yīng)電動(dòng)勢E的單位是V,的單位是冊，的單位是s, k = ,上式可以化簡為 =業(yè)。匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為：E = n。磁 & &通量的變化

2、量僅由導(dǎo)線切割磁感線引起時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的公式還可以寫成：E = Blv.第3節(jié)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用渦流：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(shí)，鐵芯中會(huì) 產(chǎn)生圖中虛線所示的渦流。在以上實(shí)驗(yàn)中，小鐵鍋的電阻很小，穿過鐵鍋的磁通量變比時(shí)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。電磁爐：電磁爐的工作原理與渦流有關(guān)。如圖所示，當(dāng)50Hz的交流電流入電磁爐時(shí)，

3、經(jīng)過整 流變?yōu)橹绷麟?，再使其變?yōu)楦哳l電流(2050 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 = AQ/Ar可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)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(qiáng)的渦電流，使鍋底迅速發(fā)熱，進(jìn)而 加熱鍋內(nèi)的食物。與煤氣灶、電飯鍋等炊具相比，電磁爐具有很多優(yōu)點(diǎn)：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(shí)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(diǎn)，電磁爐深受消費(fèi)者的喜愛，被稱為“綠 色爐具”。渦流既有利，也有害。例如，變壓器、電動(dòng)機(jī)和

4、發(fā)電機(jī)的鐵芯常會(huì)因渦流損失大量的電能 并導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。感應(yīng)電量的計(jì)算：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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在時(shí)間也內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量為q,則根據(jù)電流定義式I = q/At及法拉第電磁感應(yīng)定律E = / At ?得:m A(T).q = I Nt = - A?=如果閉合電路是一個(gè)單匝線圈(n=l),則q = AO /RoR R上式中n為線圈的匝數(shù)，中為磁通量的變化量，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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流， 在時(shí)間Ar內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量q僅由線圈的匝數(shù)n

5、、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(shí)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中。磁通量的 變化量中是指穿過某一面積末時(shí)刻的磁通量中與穿過這一面積初時(shí)刻的磁通量中之差，即22AO = O -O o在計(jì)算中時(shí)，通常只取其絕對值，如果中與中反向，那么中與中的符號相212121反。線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流，在一個(gè)周期內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量!)= 0故通 過線圈的電量q=0o穿過閉合電路磁通量變化的形式一般有下列幾種情況：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(qiáng)度B發(fā)生變化時(shí)，= S ；磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，閉合

6、電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S發(fā)生變化時(shí)，中=礦蜃；磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)=O -O o21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，稱為楞次定律。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(yùn)動(dòng)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。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

7、和磁通量發(fā)生變化這兩個(gè)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：導(dǎo)體所圍面積的變化；磁場與導(dǎo)體相對位置的變化；磁場本身強(qiáng)弱的變化；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(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。這個(gè)表 述是充分條件，不是必要的。在導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)用它判定比較方便。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(yùn)動(dòng)方向，即有可能是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而磁場未動(dòng)， 也可能是導(dǎo)體未動(dòng)而磁場運(yùn)動(dòng)。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(dòng)勢的方向，切割磁感線的導(dǎo)體 相當(dāng)于電源

8、，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(yùn)動(dòng)方向和電流方向三者的相互垂直關(guān)系.自感電動(dòng)勢：由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢稱為自感電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢產(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(dòng)勢產(chǎn)生。這好比一個(gè)電源：不論外電路是否閉合，電 動(dòng)勢總是存在的。但只有當(dāng)外電路閉合時(shí)，電路中才會(huì)有電流。法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即E = k業(yè)，在國際單位制中可以證明其中的k=l,所以有E = 史。對于n匝線圈有E =。在導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電

9、動(dòng)勢的情況下，由法拉第電磁感應(yīng)定律可推出感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 是：E = BLvsince (a是B與v之間的夾角)。自感：自感系數(shù)簡稱自感。第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用左手定則與右手定則的應(yīng)用：明確左手定則和右手定則的實(shí)質(zhì)。左手定則適用于通電導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動(dòng)情況，也就是 說適用于電動(dòng)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)。聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，按照習(xí)慣人們干活都是先用右手后動(dòng)左手，記憶應(yīng)當(dāng)是“右發(fā)左動(dòng)”，這樣 對定則的使用會(huì)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(diǎn)交變流電：電流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化，這種電流稱為交變電流，簡稱交流電。周期：交變電流完成一次周期性變化所需要的

10、時(shí)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(shí)間越長， 也就是變化得越慢。頻率：交變電流在Is內(nèi)完成周期性變化次數(shù)，用符號f表示。國際單位中它的單位是Hz。頻 繁越大，交變電流在單位時(shí)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：T=of正弦式交變電流：電流的大小和方向隨之時(shí)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：U =虬俐 0.707/ , / = A a 0.707Z交變電流渡過電阻R時(shí)在時(shí)間r內(nèi)產(chǎn)生的熱量，可以直接用焦耳定律公式：Q =

11、nRt其中 電流/是有效值。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(huì)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 TOC o 1-5 h z P pF面的夾角算起)e = E sin GW ,其中E = 2nBlv i = = rrsinG)f,又 f 為感應(yīng)電流的最大值 mmR RR用/表示，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為：i = I sinw omm第四章遠(yuǎn)距離輸電第1節(jié)三相交變電流到我家變壓器：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。原線圈：與電原相連的線圈叫

12、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U表示，121副線圈兩端的電壓又叫輸出電壓，用符號U表示。2自耦變壓器：只有一個(gè)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。電功率損失：電流渡過輸電導(dǎo)線時(shí)，電流的熱效應(yīng)會(huì)引起電功率的損失。損失的電功率P = I2R , 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。電壓損失：導(dǎo)線有電阻，輸電線上有電壓損失(損失的電壓U = IR),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

13、也會(huì)造成電壓損失。高壓輸電：由P = UI知，在保證輸送電功率尸不變的情況下，必須提高輸送電壓U才能減小電 流/。也就是說，遠(yuǎn)距離輸電必須采用高壓輸電。采用高壓輸電的原因：任何導(dǎo)線都有一定的電阻，當(dāng)電流通過輸電線時(shí)，會(huì)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(shí)，根據(jù)公式P=UI 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Q=I2Rt,當(dāng)電流I減小時(shí)，輸 電線上損失的內(nèi)能將會(huì)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，從而減少線路 上電能損耗的。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

14、電電壓，因 此遠(yuǎn)距離送電損耗仍很大。同時(shí)，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(huì)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(shí)現(xiàn)變壓。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(shí)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(gè)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)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓一般只有幾千伏至十幾千伏，遠(yuǎn)距離送電時(shí)，需經(jīng)過升壓變壓器升高電 壓，再用高壓線向外輸送。高壓

15、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10kV時(shí)，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。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?jiǎng)恿ΑＴ趯?shí)際應(yīng)用中，人們常將一個(gè)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(gè)個(gè)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 便于電力使用高峰與低谷間的調(diào)節(jié)。理想變壓器：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

16、個(gè)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?yàn)槭抢秒姶鸥袘?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.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U后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生1感應(yīng)電動(dòng)勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E =竺，E =n 2忽略原、副線圈內(nèi)阻，11 Ar 22 Ar TOC o 1-5 h z 有 U = E) U = E o 1122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(shí)刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù) 都相等，于是又有=O12由此便可得理

17、想變壓器的電壓變化規(guī)律為 4 = 4在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失U n22(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P = P12而P =IU , P =IU于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為UI =U I , J = &11 122 21 12 2 J U21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(shí)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(shí)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

18、熟記理想變壓器的兩個(gè)基本公式是:4 = ,即對同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。U n22P =P ,即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。入 出C,需要特別引起注意的是：只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有：UI =U I , ； = 與112 2 I n21(TJ 變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：P=UI = J /R ,即在輸入電壓確定以1 1 1 )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(shí)

19、際功率。實(shí)際上，R越大，負(fù)載越??；R越小，負(fù)載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要特別注/同、o第五章 傳感器及其應(yīng)用第1節(jié)揭開傳感器的“面紗”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。作用：傳感器通常應(yīng)用在自動(dòng)測量和自動(dòng)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(dòng)控制，傳感器通常需要把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。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。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?；瘜W(xué)傳感器是利用化學(xué)反應(yīng)識(shí)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(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有極其廣泛的應(yīng)用。生物傳感器是指利用生物化學(xué)反應(yīng)識(shí)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，