高考高中物理必考知識點：磁場-第九章物態(tài)及物態(tài)變化-詳解

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高考高中物理必考知識點：磁場?第九章物態(tài)及物態(tài)變化?詳解

第三童磁場

續(xù)表

A.在勻強磁場以中,若磁感線

與平面不垂直，公式4>=BS中

的S應(yīng)為平面在垂宜于磁感線

方向上的投影面積?稱為有效

而積，如圖所示

公對S的

式理解B.如圖所示.若閉合回路所

一…、

在平面與有界勻強磁場3垂/xB、\

，\

江，且回路面積大于磁場t1

S?xXXxl

區(qū)域的截面積S「中=BS中\(zhòng)￡/'

\XXX/

S應(yīng)是闈合同路中包含磁場

的那部分有效面積S?

磁通過是標(biāo)心?.但育正負之分.它的正、負符號僅表示磁感

標(biāo)矢性

線的貫穿方向

單位卡伯,簡稱韋?符號Wb,lWb=lT-nr

求磁通盤時要按代

數(shù)和的方法求總的

磁通量（穿過該面的

磁感線的凈條數(shù)兀

如圖所示.穿過環(huán)a

的磁通量大于穿過

備注

環(huán)〃的磁通量

通過線圈的磁通量,與線圈的匝數(shù)無關(guān)

勿=v?即磁感應(yīng)強度在數(shù)值上等「單位面積上的磁通1k

故磁感應(yīng)強度乂稱為磁通密度?單位也可以寫作Wb

四安培力與洛倫茲力

I.安培力與洛倫茲力

安培力洛倫茲力

定義通電導(dǎo)淺在磁場中受到的力運動電荷在磁場中受到的力

/與3垂直時：F—v與8垂宜時:

/與8平行時:尸=。0與3平行時:F=0

大小

/與8成。角時：F=

0與B成夕角時:F=qvBs\n0

/LBsin0

伸開左手?使大拇指與其余四指

伸開左手?使大拇指與其

垂宜并與手掌處于同一平面內(nèi)?

左手余四指垂宜并與手掌處于

將手放入磁場,讓磁感線穿過手

定則同一平面內(nèi).將手放入磁

心?讓伸開的四指指向正電荷運

（判場，讓磁感線穿過手心.讓

動的方向（或負電荷運動的反方

斷方伸開的四指指向電流方

方向.即形成電流的方向）.則大拇

法）向.那么大拇指所指的方

向指所指的方向即洛倫茲力的

向即安培力的方向

方向

同時垂宜尸電流與磁場方同時垂］-￡于速度與磁場方向，即

特點向,即垂直于電流與磁場垂由于速度與磁場所決定的

所決定的平面平面

①安培力做功與路徑有關(guān)①洛倫茲力不做功

做功

②安培力做功可引起電能②洛倫茲力的分力可以做功?但一

特點

與其他形式能之間的轉(zhuǎn)化對分力所做的總功一定為零

（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn).洛倫茲力是安培力的微

觀本質(zhì)

相互

關(guān)系

（2）通電導(dǎo)體所受安培力是其內(nèi)部所有自由電荷定向移動所

受洛倫茲力的總和

第三章磁場

續(xù)表

安培力洛倫茲力

①L是有效K度

②勾強磁場中有效K度是①?？衫斫鉃閹щ娏V相對磁場

導(dǎo)體兩端點連線在垂宜磁運動的速度

備注

場方向投影的K度②洛倫茲力與速度有關(guān),運動過

③勻強磁場中任意形狀的程與受力相對應(yīng)

閉合線圈其有效K度為o

2.磁電式電流表

（1）用途：電流表是用來測定電流大小和方

向的儀器。

（2）基本組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之

間的線圈。

（3）構(gòu)造:

磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。在很強的

蹄形磁鐵的兩極間仃一個固定的圓柱形鐵

芯.鐵芯的外面套著一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的

鋁框?鋁框上繞有線圈.鋁框的轉(zhuǎn)動軸上裝

右兩個螺旋彈簧和一個指針。線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧

上?被測電流就是經(jīng)過這兩個彈簌流入線圈的。

（4）T.作原理：

蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地軸向分

布的，如圖所示，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角

度,它的平面都跟磁感線平行。在距軸線等

距離處的磁感應(yīng)強度的大小總是相等的?保

iiEB的大小不發(fā)生變化,且安培力的方向與

線圈垂且。若通電線圈的匝數(shù)為N?則線圈

所受的磁場力矩M=NB/S,由于NBS為定值.所以M,與電流I成正

比。平衡時?夕.所以，測量時指針偏轉(zhuǎn)的角度與電流的大小成正比,

可以用指針的偏轉(zhuǎn)角度來指示電流的大小,這種電流計的刻度是均勻

第三章磁場

六帶電粒子在勻強復(fù)合場中的運動

1.無約束情景下帶電粒子在勻強復(fù)合場中的常見運動形式

%〃B(E)勻變速直線運動

電B//E垂直于8的平而內(nèi)以5做勻速圓周運動.沿E

場的方向上做勻變速直線運動

與

勻速直線運動（此時要求ulBUu±E,^=

磁F電與F海

與

場B±E等值反向

其他情況復(fù)雜曲線運動

重力、電場力、勻速宜線運動（反過來，帶電粒子受到洛倫茲力

電

磁洛倫茲力三力而做宜線運動時?必是勻速直線運動，三力必平

場平衡時衡）

與

重

力重力、電場力

場勻速圓周運動（反過來.帶電粒子做勻速圓周運

平衡，洛倫茲力

動時，重力必與電場力相平衡）

不為零時

2.電磁儀器

（1）速度選擇器

①平行板中電場強度E和磁感應(yīng)強度8互相垂直.這種裝置能把具布.

一定速度的粒子選擇出來.所以叫做速度選擇器.如圖所示。

②帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是，盧=平小.即

叁,與帶出粒子的質(zhì)量,所帶電荷的正位、電荷后均無關(guān),只與速度有關(guān)。

③若.五電〉廠洛?粒子向電場力方向偏?電場力做正功.粒子,動能增

加；省心”.F電VF濟?粒子向磁場力力一向偏?電場力做負功.動能減少。

（2）質(zhì)譜儀

①質(zhì)譜儀:用來分析各種元素并測凝其質(zhì)城及含屬百分比的儀器。

②構(gòu)造：如圖所示?主要由以下幾部分組成:①帶電粒子發(fā)射器;②加速

電場（U）；③速度選擇器（8、E）；④偏轉(zhuǎn)磁場（星）°

m①

?y

***B2

③工作原理：設(shè)加速電壓為U,速度選擇器內(nèi)電場強度為￡.磁感應(yīng)強度

為其.偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強度為我?所以應(yīng)有心=）〃源?只有0=吉的

粒廣才被選出進入偏轉(zhuǎn)磁場.根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式伊凡=7〃）.

由上述公式可得出需要研究的物理心如粒子軌道半徑、粒子?質(zhì)后、比荷:

1[2mUq一度（I2U

BNq2UL〃一段/

在，/相同時,〃?8r,不同質(zhì)量的同位素從不同處可得到分離,故質(zhì)譜儀

乂是分離同位素的重要儀器。

（3）回旋加速器

①構(gòu)造

回旋加速器的核心部件是兩個D形扁金屬盒.整個裝置放在式空容器

中，如圖所示。

a兩個D形盒之間留有?個窄縫,在中心位置放有粒子源。

b兩個D形盒分別接在高頻交變電源的兩極上.在兩盒間的窄縫中形成

一HQ

第三章磁場

一個方向呈周期性變化的交變電場。

②原理

利用電場對帶電粒.r-的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉(zhuǎn)作用來次得

高能粒子,如圖所示。

a磁場的作用:帶電粒:以某一速度垂宜于磁場方向進入勻強磁場時.只

在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動.其中周期與速度和半徑無關(guān).使帶

電粒:每次進入D形盒中都能運動相等時間（半個周期）后?平行于電場

方向進入電場中加速。

1）交流電壓:為r保證每次帶電粒戶經(jīng)過狹縫時均被加速,使能量不斷提

高,要在狹縫處加一個周期與->相同的交流電壓。

a帶電粒f在D形盒中的回轉(zhuǎn)周期等F兩盒狹縫間高頻電場的變化周

期.與帶電粒廣速度無關(guān)（磁場保證帶電粒廣做叫旋運動.如圖所示）。

b帶電粒廣在D形金屬盒內(nèi)運動的軌道半徑不等距分布。

所以?任意相鄰兩軌道半徑之比

i味|72h+l

可見帶電粒廣在D形金屬盒內(nèi)運動時?越修近Q形金屬盒的邊緣,相鄰

兩軌道的間距越小。

c帶電粒子在回旋加速器內(nèi)運動的最終能最。

可見,帶電粒子離開回旋加速器的動能與加速電壓無關(guān)?而僅受磁感應(yīng)

強度召和D形盒半徑的限制。加速電壓的大小只能影響帶電粒r在I）

形盒內(nèi)加速的次數(shù)。

d帶電粒子在回旋加速器內(nèi)運動時間的長短.與帶電粒子做勻速圓周運

動的周期有關(guān),同時還與帶電粒在磁場中轉(zhuǎn)動的圈數(shù)有關(guān)。因每加速一

次粒了?獲得的能黃為qU,每圈仃兩次加速。結(jié)合心尸匚?乙知2叫U=

乙77<

2m°

。由于隨著帶電粒子速度的增大.當(dāng)速度接近光速時,據(jù)愛因斯坦狹義相

對論可知,粒子質(zhì)量增大.mi傳周期變大.而丐交變電壓周期不?致,使

加速器無法正常1：作.所以回旋加速器不能無限地對帶電粒子加速。

（4）磁流體發(fā)電機

①磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù).它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。

②如圖所示,由燃燒室。燃燒電離成的正、負離子（等離子體）以高速。

噴人偏轉(zhuǎn)磁場8中。在洛倫茲力作用下?正、負離子分別向上、下極板偏

轉(zhuǎn)、積累,所以在板間形成一個向卜?的電場,兩板間形成一電勢差,設(shè)兩

板之間的距離為“，當(dāng)華山號時?電勢差穩(wěn)定為u=這就相當(dāng)于

i~ADAQG

第三章磁場

一個可以對外供電的電源。

③電源內(nèi)阻廠a〃S.外電阻R,由閉合電路歐姆定律可得"小

BdvS

RS+pci

（5）電磁流量:計

工作原理：

如圖所示/川形導(dǎo)管宜徑為4,用非磁性材料制成?導(dǎo)電液體在管中向左

流動,導(dǎo)電液體中的自由電荷（正、負離子）.在洛倫茲力的作用下橫向

偏轉(zhuǎn)，*。間出現(xiàn)電勢差?形成電場?當(dāng)自由電荷所受的電場力和洛倫茲

力平衡時.“、〃間的電勢差就保持穩(wěn)定?即儼8=/=勺［所以v=%

因此液體流量為:Q=SL耳?甚=嚶，即小田?將電壓表表盤相應(yīng)

4Lia4￡）

地換成流量計表盤制成流量計。

（6）霍爾效應(yīng)

在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體.當(dāng)磁場方向與電流方向垂

直時,導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向匕出現(xiàn)了電勢差，這個現(xiàn)象

稱為霍爾效應(yīng).所產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電勢差.其原理如圖所示。實

驗表明.當(dāng)磁場不太強時，電勢差U、電流1和3的關(guān)系為U券.式中

的比例系數(shù)々稱為霍爾系數(shù),"為導(dǎo)體沿磁場方向的厚度“霍爾效應(yīng)可

解釋為:外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)

體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場.橫向電場時電

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到平衡

時?導(dǎo)體板L下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。

X

選修3—2

第四章電磁感應(yīng)

一電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生條件

由磁生電的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象

概念在電磁感應(yīng)中得到的電流叫感應(yīng)電流?得到的電動勢叫感

應(yīng)電動勢

感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件：

①電路必須閉合②穿過【可路的磁通員要發(fā)生變化

產(chǎn)生條件感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件：

無論電路閉合與否?只要穿過線圈的磁通量?發(fā)生變化,電

路中就一定有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部

分導(dǎo)體就是電源

二感應(yīng)電流方向的判定方法

1.楞次定律

感應(yīng)電流具有這樣的方向?即感應(yīng)電流的磁場總要阻

內(nèi)容

礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

適用范圍所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

能量守恒的反映.在克服阻礙的過程中,其他形式的

本質(zhì)

能轉(zhuǎn)化為電能

-:11拈

第四童電磁感應(yīng)

續(xù)表

阻礙的感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁場（原磁場）

主體磁通豉的變化

當(dāng)磁通量增大時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向

阻礙的

阻礙的相反,阻礙其增加，反之二者方【句則相同,即?.增反減

方式

含義同”

阻礙不是阻止,只是延緩「磁通量變化的過程.最終

阻礙的

結(jié)果不受影響O磁通lit是增加的最終增加?是減少的

結(jié)果

最終仍減少

（1）明確研究對象所在處原磁場方向及分布

步驟（2）判斷通過研究對象的磁通量變化情況

順序（3）由“增反減同”判定感應(yīng)電流的磁場方向

（4）由安培定則判定感應(yīng)電流的方向

應(yīng)用四

根據(jù)安

步曲根據(jù)楞

該電路瞰通次定則培定則

明

確研笊3何變化

象

思維究M

一

是

那[___J判定感應(yīng)電判定感應(yīng)

會

個

框圖用流磁場方向電流方向

電

路

該電路磁場

方向如何"

2.右手定則

伸開右手?人拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一平

內(nèi)容面內(nèi),讓磁感線垂直穿人掌心?大拇指指向?qū)w切割磁感線

運動的方向.其余四指所指的方向.就是感應(yīng)電流的方向

適用范圍導(dǎo)體切割磁感線

續(xù)表

在右手定則中?大拇指的指向是導(dǎo),____________,

體切割磁感線的方向.即導(dǎo)體相對；XXXXX：

磁場的運動方向?如圖中?磁場以度:一與Lu

一四

動向右運動，導(dǎo)體棒以速度5也向IXXX>*1

XXX

相對性右運動,若幼=".導(dǎo)體棒相對磁場1一1-----------J

靜止,不切割磁感線.若獨〈也,導(dǎo)

體棒向右切割磁感線，大拇指指向右方,但當(dāng)劭〉叨時,導(dǎo)

體棒向左切割磁感線.大拇指需指向左方.

當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線但同路中磁通出不變時,回路中沒有電

流.但切割磁感線的那部分導(dǎo)體仍是要產(chǎn)生電動勢的?右手

定則所判定的方向就是所產(chǎn)生的電動勢的方.向(在電源內(nèi)

部由負極指向正極的方向.也是該電源使電流流動的方向)

三法拉第電磁感應(yīng)定律

I.感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電流必存在

感應(yīng)電動勢.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.該部分導(dǎo)體的電

阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻。如果電路斷開，則沒有電流?但感應(yīng)電動勢仍然

存在。

(1)電路不論閉合與否.只要有一部分導(dǎo)體切割磁感線.則這部分導(dǎo)體就

會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，它相當(dāng)于一個電力原.

(2)不論電路閉合與否.只要電路中的磁通聯(lián)發(fā)生變化.電路中就產(chǎn)生感

應(yīng)電動勢，磁通量發(fā)生變化的那部分相當(dāng)于電源。

(3)除電源外的其余部分為純電阻元件時,感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)

系遵守閉合電路歐姆定律，即/=蓋;。

第四童電磁感應(yīng)

2.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

內(nèi)容

成正比

E=-

公式〃:線圈的匝數(shù)磁通量的變化量

Z：對應(yīng)于所用的時間看:磁通量的變化率

①E=部適用于單Hi線圈.多噸線圖每MilHj是串聯(lián)的,故有E

②公式可用于任何原因引起的電動勢.mi路不要求閉合

③E由〃及胃決定,與中、△①無關(guān)

④&較長時.E為N時間內(nèi)的平均值.0—0時.￡為瞬時值

⑤6/圖像上?某點切線斜率表示該時刻看的瞬時值;某兩點

備注連線的斜率表示該段時間內(nèi)照的平均值

⑥當(dāng)3變化引起感應(yīng)電動勢時.E是整個網(wǎng)路中的感應(yīng)電動勢?

不是某部分導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.但在處理時習(xí)慣上仍將處

于磁場內(nèi)的部分作為電源?其余部分作為外電路

⑦當(dāng)96僅由〃的變化引起時，￡=〃卷

當(dāng)AG僅由S的變化引起時.E=〃B卓

二者都變化時,E=〃經(jīng)與？應(yīng)

續(xù)表

⑧如圖所示，計算回路中產(chǎn)生的e

XXXX

感應(yīng)電動勢大小時,可以取abfe

回路.也可以取efcd回路，得到

XXXXR

的電動勢就是回路中的電動外.A?1

備注

而不能同時取abfe與efcd兩回

XxXX

路,將求得的結(jié)果再相加1。實質(zhì)b

I：當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線引起回路面

積變化時.AS是導(dǎo)體掃過的面積

3.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢

公式E=BZv

大?、賱驈姶艌觫谄絼忧懈睿ò羯细鼽c速度相同）③&/、”

適用

三者相互垂直。不垂直時取垂直分量.任意兩者平行時E

條件

=0

方向可由右手定則判定,四指的指向為低電勢到高電勢

①/是導(dǎo)體的有效長度，即導(dǎo)體兩端點連線在垂直于Be

方向上的投影長度

Qa\

X%XxhX<;X

有效性X*X及口

xyxx<!X

XXXXXXAx

第四童電磁感應(yīng)

②在計算P1路中電流時」是接入回路XX

中的長度/

XX

③/是處于磁場中的長度

有效性

①B、/不變時?￡=&）②B、v不變時.五=8加③0、/

平均性

不變時

對應(yīng)性E為瞬時值時,BJe為同一時刻的瞬時值

”是導(dǎo)體相對磁場的速度,當(dāng)遨場運動時.v不是導(dǎo)體的對

相對性

地速度

四電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

基本性質(zhì)，靜電場相同.能夠?qū)μ幱谄渲械碾姾僧a(chǎn)生力的作用

場源變化的磁場激發(fā)感生電場

電場線與變化的磁場正交的閉合仙線

與判定感應(yīng)電流方向的方法相

nj根砧瞼場的變化優(yōu)優(yōu)山（廣

方向及判定楞次定律來判定.如圖所示是

感

生磁場增強時產(chǎn)生的感生電場示

電意圖

場

概念由感生電場產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動勢

感生電場對自由電荷的作用力（變化磁場產(chǎn)生的渦

感生非靜電力

旋電場）

電動

存在位置整個包圍磁場區(qū)域的回路

勢

攀

公式E="

續(xù)表

概念因?qū)w的運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做動生電動勢

動生電動勢的本質(zhì)是自由電Xl1axx「1x

子在磁場中受到洛倫茲力而fQ-

運動的結(jié)果。如圖所示?導(dǎo)體X0XX'X

"向右運動時,自由電子在/丫-v吉一]

磁場中會隨著導(dǎo)體一起向右X?XX▼X

運動,由左手定則可知.自由/o/

非靜電力電子受到向下的洛倫茲力的^|±1xx[_jx

bb

動作用而向下運動，正電荷向上,

生運動?電荷在導(dǎo)體兩端堆積，從而在”上形成由

電a>

動h的電場，達到平衡時?導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再定向

勢

移動。若把辦兩端與用電器連接,它就等效成「一

個電源

感方向判定右手定則。上圖中因〃端積累了負電荷,所以%>他

生

電動生電動勢只存在于運動的那段導(dǎo)體上?不動的導(dǎo)

場

體只是提供電流可運行的通路。如果沒有形成閉合

存在位置

回路，在導(dǎo)體中就不會有電流通過,但動生電動勢卻

與電路是否閉合無關(guān)

公式E=B/M可由q寧=3仔推得）

有兩導(dǎo)體切割形成的雙動生電動勢；有一導(dǎo)體切割

分類磁感線同時磁場變化形成的動生電動勢和感生電動

勢的雙感應(yīng)電動勢

雙感從電學(xué)角度來看,雙感應(yīng)電動勢可以等效為一個電

應(yīng)電動勢?其方法為：

動勢根據(jù)楞次定律或右手定則判斷兩個感應(yīng)電動勢的方

處理方法

向。若方向相同?則回路中的電動勢等于兩個電動

勢之和;若方向相反?則回路中的電動勢等于兩個電

動勢之差.電流方向由大的電動勢決定

9

第四童電磁感應(yīng)

五互感與自感

1.互感與自感

當(dāng)一個線圈中電流變化時,在另一個線圈中產(chǎn)生感

概念

應(yīng)電動勢的現(xiàn)象?稱為互感現(xiàn)象

互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同?鐵芯上的任何兩個相

產(chǎn)生情況互靠近的電路之間、線圈之間.而且可以發(fā)生于任何

兩個相互靠近的電路之間

互

感定義互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

互感電

現(xiàn)

動勢大小E=M坐,￡=M￥（M為互感系數(shù)）

象

互感系數(shù)由線圈的幾何形狀、大小、匝數(shù)以及線圈間的相對位

決定因素置決定

互感現(xiàn)象可以把能員由一個電路傳到另一個電路。

作用

變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的

由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)

概念

象.叫做自感現(xiàn)象

定義在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

羋,瓦為互感系數(shù)）

大小￡=M=M^（M

自a?

感

總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.起到延遲電流變化

現(xiàn)作用

自感電的作用

象

動勢

自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化,當(dāng)原

方向來電流增大時，力感電動勢與原來電流方.向相反.當(dāng)

原來電流減小時.口感電動勢與原來電流方向相同

續(xù)表

自感電動勢與引起自感電動勢的電流變化率的比

定義

值,符號為L

自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù).以及是否有鐵

自決定芯等線圈自身因素右關(guān)。線圈的長度越長.線圈的

感自感因素面積越大?單位長度上的匝數(shù)越多，線圈的百感系數(shù)

現(xiàn)系數(shù)越大;線圈有鐵芯時比無鐵芯時自感系數(shù)大

象

表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量。數(shù)值

物理

上等于通過線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時產(chǎn)生的

意義

自感電動勢的大小

單位亨利.簡稱亨,符號是H,lH=1V?s/A

第四童電磁感應(yīng)

續(xù)表

通電自感斷電自感

斷開開關(guān)S時?通過線圈

/-的電流減小，產(chǎn)生自感

電動勢，阻礙了電流的減

小,使電流繼續(xù)存在一段

由于開關(guān)閉合時.通過電感線

時間;在S斷開后，通過L

圈的電流迅速增大.使線圈產(chǎn)

的電流反向通過電燈八.

原因生H感電動勢,阻礙r電流的

且由于凡《心,使得流過

增大.使流過A燈的電流比

八燈的電流在開關(guān)斷開的

流過燈的電流增加得慢

瞬間突然增大.從而使A

燈的發(fā)光功率突然變大

能鼠轉(zhuǎn)化情況：磁場能轉(zhuǎn)

化為電能

能量轉(zhuǎn)化

電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能

情況

六渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動

1.渦流

當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)

定義生感應(yīng)電流?電流在導(dǎo)體內(nèi)自成回路?其電流就像水中的旋渦，

故稱渦流

電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路,整塊金屬的電阻很小，渦流往往

特點

很強

冶煉合金鋼的真空冶煉爐.冶煉過程可在真空中進行.防止雜質(zhì)

進入金屬,提高冶煉質(zhì)量

應(yīng)用

探測地出的探雷器,可探測地下埋藏的金屬物品

機場的安檢門.可探測人身攜帶的金屬物品

續(xù)表

電動機與變壓器的鐵芯:①選用電阻率大的硅鋼;②采用疊介硅

防止

鋼片減小橫截面增大電阻

2.電磁阻尼與電磁驅(qū)動

電磁阻力電磁驅(qū)動

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時.當(dāng)磁場相對導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時.感應(yīng)

概念感應(yīng)電流受到的安培力總電流受到的安培力使導(dǎo)體運

是阻礙導(dǎo)體運動的現(xiàn)象動起來的作用

實例電表交流感應(yīng)電動機

由于導(dǎo)體在磁場中運動而由于磁場轉(zhuǎn)動引起磁通量的

成因

產(chǎn)生感應(yīng)電流變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流

安培力的方向與導(dǎo)體運動導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體

效果

不同方向相反?阻礙導(dǎo)體運動運動方向相同?推動導(dǎo)體運動

點

掃于電磁感應(yīng).磁場能轉(zhuǎn)化為

導(dǎo)體克服安培力做功,其

能量電能,通過安培力做功，電能

他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.

轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能?而對外

最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

做功

相同點都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象?都是安培力阻礙相對運動

-A（布

第五童交變電流

第五章交變電流

一交變電流的產(chǎn)生及其描述

1.交變電流

大小和方向都隨時間做周期性變化的電流.稱為交變電流,簡稱

定義

交流.用字母“AC”或符號“?”表示

電流方向隨時間做周期性變化?是交流電最主要的特征,也是交

流電與直流電最主要的區(qū)別

按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流電

方向不隨時間變化的電流稱為直流.用字母“'或符號“一”

備注

表示

方向、大小都不隨時間變化的電流稱為恒定電流

2.正弦式交變電流的產(chǎn)生

將閉合線圈置于勻強磁場.并繞垂克于磁場方向的軸做勻速轉(zhuǎn)動.線圈

中將產(chǎn)生按正（余）弦規(guī)律變化的交流電。

IIC

r戊

如圖所示表示了線圈八枚7）在磁場中逆時針轉(zhuǎn)動一周的情況。前半周

（甲f乙f丙）電流沿著IX714方向流動（由右手定則分別判斷ABXL）

邊切割腋感線.而八QIC邊不切割磁感線），后半周（丙一「，戊）電流

方向為A3CD?兩種情況交替出現(xiàn).形成交變電流。

3.交變電流的描述

一…加小

第五童交變電流

描述交變電流變化快慢的物理量,周期越小、頻率越

意義

高，變化越快

周

周期交變電流完成一次周期性變化所“時間,符號為7,

期定義

頻率變電流在內(nèi)完成周期性變化的次數(shù).符號為/

與1s

頻

關(guān)系Tf=l,g4=25

率

①一個周期內(nèi)交變電流方.向改變兩次

備注

②我國交流電周期為0.02S.頻率為50Hz

續(xù)表

交變電流在某時刻的電流、電壓、電動勢的數(shù)苴稱為

概念

瞬時值，通常用小寫字母i?、e表示

瞬

瞬時值可以由表達式、圖像來獲得，也可由導(dǎo)體產(chǎn)生

時獲得方法

的動生電動勢公式進行推導(dǎo)

值

計算線圈某時刻受力、負載的瞬時功率、嵐管的發(fā)光

應(yīng)用環(huán)境

時間等需用瞬時值

概念峰值是指最大的瞬時值.通常用表示.

最大值可由圖像獲得?可由瞬時值表達式i=L”sin

峰值

ca/.w=[7,?sin^.e=EsincW獲得，也可通過關(guān)系式

（最獲得方法w

ExNB3岫皿,.赳.U■=L*來計算

大值）

當(dāng)考慮某些電學(xué)元件（電容器、晶體管等）的擊穿電

應(yīng)用環(huán)境

壓（耐壓值）時.指的是交變電流的最大值

有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的一個等效概念：

讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻.

概念如果它們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等.而這個恒

定電流是/、電壓是U.我們就把I、U叫做這個交流

電的有效值。有效值通常用大寫字母/、U、E表示

有對于正弦式交變電流有：，=泉=0.707L

效

值U=/=0.7O7LLE=^=0.7O7E,?

42V2

獲得方法對于非正弦式交變電流.可利用有效值的定義來計

算其有效值

對純電阻電路以下各式仍成立

廣火工HR

9

第五童交變電流

續(xù)表

當(dāng)計算某時間內(nèi)的功率、產(chǎn)生的熱最、電流做的功等

應(yīng)用環(huán)境

問題時需使用有效值

①提到交變電流,在沒有特別說明時都是指有效值，

②交流電氣設(shè)備上，標(biāo)出的額定電壓、額定電流都是

有效值。

有③交流電表顯示的示數(shù)是有效值。

效④計算電功、電熱時需用有效值.

值⑤保險絲的熔斷電流是指有效值。

備注

⑥在半個周期的整數(shù)倍時間內(nèi)有最大值?最大值等

于有效值的女倍。

⑦四分之一周期內(nèi)峰值等于有效值一倍的條件是計

時起點對應(yīng)的瞬時值為零或峰值。

⑧小于四分之一周期內(nèi)有效值不等于峰值的1y

交變電流的電量對時間的平均，通常用符號7、"、E

概念

表示

平

方〃照E*對于純電機電路：7總，口

均獲得方法

值=1R

在計算某段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷址時需用

應(yīng)用環(huán)境

平均值

二電感和電容對交變電流的影晌

電阻電感器電容器

定向移動的自由由「電感器的自電容器兩極板上聚集的

產(chǎn)生阻礙

電荷與不動的粒感現(xiàn)象阻礙電流電荷對向相應(yīng)方向移動

的原因

子間的碰撞的變化的電荷的反抗作用

不能通直流,只能通變

化的電流。對M流電的

對直流、交流均只對變化的電濯

在電路中阻礙作用為無窮大，對

有相同的阻礙作有阻礙作用.即

的作用交流電的阻礙作用隨頻

“通直阻交”

m率的增大而減小,即“通

交隔直”

由導(dǎo)體本身的因感抗由導(dǎo)體本身

阻礙作用素決定（材料、長的自感系數(shù)L容抗由電容廠的大小和

大小的決短、粗細）?與溫和交流電的頻率電流的頻率/決定?「、/

定因素度有關(guān),與電流/決定./.、/越越大.容抗越小

頻率無關(guān)大,感抗越大

R=

表達式pi品.=2次加Rl~2nfC

卜流通過電阻做

電源電能和線圈

電能的轉(zhuǎn)電源電能和電容器中電

功，電能轉(zhuǎn)化為中磁場能相互往

化與做功場能相互往復(fù)轉(zhuǎn)化

內(nèi)能復(fù)轉(zhuǎn)化

第五童交變電流

三變壓器與電能的輸送

1.變壓器

原線圈副線圈

構(gòu)造

原線圖:接在電源上的線圈

副線圈:連接負載的線圈

鐵芯:硅鋼登合成的閉合框架.能增強磁場和集「II磁感線

原線圈輸入交變電流f鐵芯中產(chǎn)生變化磁場f通過副線圈

工作原理

磁通盤變化f副線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢f對負載供電

①互感現(xiàn)象是變壓器的「?作基礎(chǔ).其實質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

②若在原線圈I二加交流電壓，副線圈上空載（開路）.則副線

圈上存在感應(yīng)電動勢。

備注③變壓器改變電壓的作用只適用于交變電流,不適用于恒

定電流。

④其能量轉(zhuǎn)化的過程為：

原線圖的電能f磁場能f副線圈的電能

2.理想變壓器

無漏磁:穿過原副線圈每匝的磁通量都相同

無銅損:線圈的電阻不計?不產(chǎn)生熱量.不引起電能損

特點失

無鐵損:鐵芯中渦電流忽略不計.不發(fā)熱.不引起電能

損失

續(xù)表

功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率：/\=P出

原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比?公式：MU=力/

電壓關(guān)系

物理?與負載、線圈的多少無關(guān)

量間

基本①只有-■個副線圈時：L〃2/%2

關(guān)系電流關(guān)系②有多個副線圈時：由，'人=P出得LU[=>5+

L5+.....1/"或一八〃21八〃31......+/牌”

頻率關(guān)系=人（變壓器不改變交流電的頻率）

①由Ui="u?可知a決定u」.原線圈兩端的電壓

力

決定副線圈兩端的電壓

因果關(guān)系（、

②由/|=^/2可知/2決定L,副線圈中的電流決定

n2不變）

原線圈中的電流

③由P、=RH可知輸出功率決定輸入功率?功率按需

分配

3.電能的輸送

安全:供電線路工作可靠.少有故障和停電

基本

保質(zhì)：電壓、頻率穩(wěn)定

要求

經(jīng)濟:輸電線路的建造與運行費用低?電能損耗少

輸電線上有電阻?電流通過產(chǎn)生焦耳熱，引起電能損失：Q

電能損失

=r-Rt

IOr!

第五童交變電流

續(xù)表

輸電線路始端電壓與末端電壓的差值稱為輸電線路上的

電壓損失:△u=u-u'

電壓損失造成電壓損失的因素有：

①輸電線電阻:△u=/R；

②輸電線路中的感抗和容抗

P=/g"=(&從/=￡R

依據(jù)

減小

(1)減小輸電線電阻R：①減小電阻率,一般用銅或鋁做導(dǎo)

損失

線材料;②增大導(dǎo)線橫截面?但要多耗材料?增加架設(shè)難

的方

方法度?增加成本

法

(2)減小輸電電流/：保證輸電功率不減小的前提下，采用

高壓輸電.即提高輸電電壓

4.高壓輸電的幾個基本關(guān)系

1.功率關(guān)系H=P??P尸化，R=夕損+R

2.電壓、電流關(guān)系為="=:舊=必=+5=母_/+5.1>=/3=

C>2〃2<Iv/.|H\13

I線

3.輸電電流上唱=翁=氣是

當(dāng)輸送的功率一定時,輸電電壓增大到原來的〃倍,輸電線上損耗的功

率就減小到原來的土。

第六章傳感器

一傳感器

1.傳感器

傳感器指這樣一類元件:它能夠感，受諸如力、溫度、光、聲、化

概念學(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

把卡電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后?就可以很方便地進行測量、傳

用途

輸、處理和控制「

原理非電學(xué)最f敏感元件f轉(zhuǎn)換器件f轉(zhuǎn)換電路f電學(xué)量

應(yīng)用一

般模式

2.傳感器的相關(guān)元件

（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）霍爾元件

-傳感器的幾種具體應(yīng)用

1.力傳感器的應(yīng)用一電子秤（應(yīng)變片）

2.溫度傳感器的應(yīng)用—電熨斗（雙金屬片）

3.溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋（感溫鐵氧體）

4.光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器（光電三極管）

第七章分子動理論

選修3—3

第七章分子動理論

一物質(zhì)是由大量分子組成的

分廣線度的數(shù)量級：10T°m

分子大小分子質(zhì)量的數(shù)量級：10-26kg“小”反映r分子的多

分子體枳的數(shù)量級n?

1mol任何物質(zhì)中所含有的分子

阿伏伽德

數(shù)，用NA表示直接反映了分子的“多”

羅常數(shù)

NA=6.02X10^mol,

二分子的熱運動

實驗基礎(chǔ)（D擴散現(xiàn)象,（2）布朗運動

概念兩種物質(zhì)相接觸時.物質(zhì)分子可以彼此進入對.方中去的現(xiàn)象

起因物質(zhì)分子的無規(guī)則運動

擴散范圍固、液、氣三態(tài)都可發(fā)生擴散現(xiàn)象

現(xiàn)象擴散的方向總是自發(fā)地從濃度大處向濃度小處擴散

特點

擴散的快慢與物質(zhì)的狀態(tài)、溫度有關(guān)

意義直接證明分子在做無規(guī)則運動

概念懸浮在液體中的固體顆粒所做的無規(guī)則運動

條件任何固體微粒,在任何溫度下懸浮在液體中都可做布朗運動

布朗起因液體分子對微粒撞擊的不平衡

運動只要液