2022年高中物理选修-知识点总结新课标人教版.docx

精品_精品资料_选修 3-2 学问点56 电磁感应现象只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生感应电流,假如电路不闭合只会产生感应电动势.这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,是1831 年法拉第发觉的.57 感应电流的产生条件1 、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化,因此讨论磁通量的变化是关键,由磁通量的广义公式中B· S sin（ 是 B 与 S 的夹角）看,磁通量的变化可由面积的变化S引起.可由磁感应强度B 的变化B 引起.可由 B 与 S 的夹角的变化引起.也可由B、S、 中的两个量的变化,或三个量的同时变化引起.2 、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,可以产生感应电动势,感应电流,这是中学学过的,其本质也是闭合回路中磁通量发生变化.3 、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.58 法拉第电磁感应定律楞次定律电磁感应规律：感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定.BLv 当长 L 的导线,以速度 v ,在匀强磁场 B 中,垂直切割磁感线,其两端间感应电动势的大小为 .如下列图. 设产生的感应电流强度为I,MN 间电动势为,就MN 受向左的安培力 FBIL ,要保持 MN 以 v 匀速向右运动,所可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_施 外 力 F 'FBIL, 当 行 进 位 移 为 S时 , 外 力 功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WBI· L· SBILv · t . t 为所用时间.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_而在 t 时间内,电流做功 W'I· · t,据能量转化关系, W'W ,就 I· · tBILv · t .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_BIv , M 点电势高, N 点电势低.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_此公式使用条件是B、I、 v方向相互垂直,如不垂直,就向垂直方向作投影.n·,t公式n/t .留意 : 1 该式普遍适用于求平均感应电动势.2只与穿过电路的磁通量的变化率/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关.公式二 :Blv sin.要留意 : 1 该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线相互垂直 lB .2为 v 与B 的夹角. l 为导体切割磁感线的有效长度即 l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影 . 公 式n中 涉t及到磁通量的变化量的运算 , 对的运算 , 一般遇到有两种情形 : 1 回路与磁场垂直的面积S 不变 , 磁感应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_强度发生变化 , 由BS , 此时nB S , 此式中的B 叫磁感应强度的变化率, 如 B是恒定的 , 即磁场可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ttt变化是匀称的 , 那么产生的感应电动势是恒定电动势.2 磁感应强度 B 不变 , 回路与磁场垂直的面积发生变化,就B· S , 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情形.严格区分磁通量, 磁通量的变化量B 磁通量的变化率, 磁通量B· S , 表示穿过讨论平面的磁感t线的条数 , 磁通量的变化量21 , 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢,t公式Blv 一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情形, 如何求感应电动势？如图 1 所示 , 一长为 l 的导体杆 AC 绕 A 点在纸面内以角速度匀速转动 , 转动的区域的有垂直纸面对里的匀强磁场, 磁感应强度为B, 求 AC 产生的感应电动势, 明显 , AC 各部分切割磁感线的速度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_不相等 ,v A0, v Cl , 且 AC 上各点的线速度大小与半径成正比, 所以 AC 切割的速度可用其平均切割速可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vv AvCv Cl , 故1 Bl 2 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2222（ 超经典的,我们有次考试考到过关于这个、 ）1 BL2当长为 L 的导线, 以其一端为轴, 在垂直匀强磁场 B 的平2面内,以角速度匀速转动时,其两端感应电动势为.如下列图, AO 导线长 L,以 O 端为轴,以角速度匀速转动一周,所用时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_间 t2,描过面积SL2,（认为面积变化由0 增到 L2）就磁通变化B·L2 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在 AO 间产生的感应电动势B L21 BL2且用右手定就制定A 端电势高, O 端电势低.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_t2/2mn· B· S· 面积为S 的纸圈,共 n 匝,在匀强磁场 B 中,以角速度匀速转坳,其转轴与磁场方向垂直,就当线圈平面与磁场方向平行时,线圈两端有最大有感应电动势m .如下列图,设线框长为L,宽为 d,以转到图示位置时, ab 边垂直磁场方向向纸外运动,切割磁感线,d可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_速度为 v· （圆运动半径为宽边d 的一半）产生感应电动势2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_dBL·vBL· ·21BS·2, a 端电势高于 b端电势.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_cd 边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动,同理产生感应电动热势1 BS. c 端电势高于 e 端电势.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_bc 边, ae 边不切割,不产生感应电动势,b c 两端等电势,就输出端MN 电动势为mBS.假如线圈 n 匝,就mn· B· S·, M 端电势高, N 端电势低.参照俯示图,这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线,所以有感应电动势最大值m ,如从图示位置转过一个角度,就圆运动线速度 v ,在垂直磁场方向的重量应为vcos,就此时线圈的产生感应电动势的瞬时值即作最大值m .cos. 即作最大值方向的投影,n· B· S · cos（ 是线圈平面与磁场方向的夹角） .当线圈平面垂直磁场方向时,线速度方向与磁场方向平行,不切割磁感线,感应电动势为零.总结：运算感应电动势公式：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_BLvnt如v是即时速度,就为即时感应电动势.如v是平均速度,就为平均感应电动势.t是一段时间,为这段时间内的平均感应电动势.to,为即时感应电动势.1 BL22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n· B· S · cos（ 是线圈平面与磁场方向的夹角） .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mn·BS·线圈平面与磁场平行时有感应电动势最大值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n·B·S··cos瞬时值公式,是线圈平面与磁场方向 夹角可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意：公式中字母的含义,公式的适用条件及使用图景.区分感应电量与感应电流, 回路中发生磁通变化时, 由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流 , 在t 内迁移的电量 感应电量 为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_qIttntRR tn, 仅由回路电阻和磁通量的变化量打算, 与发生磁通量变化的时间无关.因此 ,R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当用一磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时, 线圈里聚积的感应电量相等, 但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同, 外力做功也不同.楞次定律：1 、1834 年德国物理学家楞次通过试验总结出：感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化.即磁通量变化产生感应电流建立感应电流磁场阻碍磁通量变化.2 、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时,用楞次定律判定感应电流的方向.楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化.楞次定律是判定感应电动势方向的定律,但它是通过感应电流方一直表述的.通过感应电流的磁场方向和原磁通的方向的相同或相反,来达到“阻碍”原磁通的“变化”即减或增.这样一个复杂的过程, 可以用图表理顺如下：（这个不太好懂得、不过很好用口诀：增缩减扩,来拒去留）楞次定律也可以懂得为：感应电流的成效总是要抵抗（或阻碍）产生感应电流的缘由,即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍,闭合电路就会努力实现这种过程：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）阻碍原磁通的变化（原始表述）.（ 2）阻碍相对运动,可懂得为“来拒去留”,详细表现为：如产生感应电流的回路或其某些部分可以自由运动,就它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化.如引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发生相对运动, 而回路的面积又不行变, 就回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动,而回路将发生与磁体同方向的运动.（ 3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势.（ 4）阻碍原电流的变化（自感现象）.利用上述规律分析问题可独辟蹊径,达到快速精确的成效.如图1 所示,在 O 点悬挂一轻质导线环, 拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入,判定在插入过程中导环如何运动.如按常规方法,应先由楞次定律判定出环内感应电流的方向,再由安培定就确定环形电流对应的磁极,由磁极的相互作用确定导线环的运动方向.如直接从感应电流的成效来分析：条形磁铁向环内插入过程中,环内磁通量增加,环内感应电流的成效将阻碍磁通量的增加,由磁通量减小的方向运动.因此环将向右摇摆.明显,用其次种方法判定更简捷.应用楞次定律判定感应电流方向的详细步骤：（ 1）查明原磁场的方向及磁通量的变化情形.（ 2）依据楞次定律中的“阻碍”确定感应电流产生的磁场方向.（ 3）由感应电流产生的磁场方向用安培表判定出感应电流的方向.3 、当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,用右手定就可判定感应电流的方向.运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定就也是楞次定律的特例.用右手定就能判定的,肯定也能用楞次定律判定,只是不少情形下,不如用右手定就判定的便利简洁.反过来,用楞次定律能判定的,并不是用右手定就都能判定出来.如图 2 所示, 闭合图形导线中的磁场逐步增强,由于看不到切割, 用右手定就就难以判定感应电流的方向,而用楞次定律就很简洁判定.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（“因电而动”用左手,“因动而电”用右手）59 互感 自感 涡流互感：由于线圈 A 中电流的变化, 它产生的磁通量发生变化,磁通量的变化在线圈 B中激发了感应电动势.这种现象叫互感.自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.所产生的感应 电动势叫做自感电动势.自感系数简称自感或电感, 它是反映线圈特性的物理量.线圈越长, 单位长度上的匝数越多, 截面积越大 , 它的自感系数就越大.另外, 有铁心的线圈的自感系数比没有铁心时要大得多.自感现象分通电自感和断电自感两种 , 其中断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”的问题 , 如图 2 所示 , 原先电路闭合处于稳固状态 , L 与 L A 并联 , 其电流分别为 I L 和I A , 方向都是从左到右. 在断开 S 的瞬时 , 灯 A 中原先的从左向右的电流 I A 立刻消逝 , 但是灯 A 与线圈 L 构成一闭合回路 , 由于 L 的自感作用 , 其中的电流 I L不会立刻消逝 , 而是在回路中逐断减弱维护暂短的时间, 在这个时间内灯A中有从右向左的电流通过, 此时通过灯A 的电流是从 I L 开头减弱的 , 假如可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_原先 I LI A , 就在灯 A 熄灭之前要闪亮一下 ; 假如原先 I LI A , 就灯 A 是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_逐断熄灭不再闪亮一下.原先I L 和I A 哪一个大 , 要由 L 的直流电阻 RL 和 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的电阻 RA 的大小来打算 , 假如 RLRA ,就I LI A , 假如 RLR A, I LI A .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 、由于线圈（导体）本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象.在自感现象中产生感应电动势叫自感电动势.由上例分析可知：自感电动势总量阻碍线圈（导体）中原电流的变化.3 、自感电动势的大小跟电流变化率成正比.LI自tL 是线圈的自感系数,是线圈自身性质,线圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,有铁芯就线圈的自感系数 L 越大.单位是亨利（ H ）.如是线圈的电流每秒钟变化1A,在线圈可以产生1V的自感电动势,就线圈的自感系数为1H .仍有毫亨可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ mH ）,微亨（H）.涡流及其应用1. 变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流.一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流2. 应用：（ 1）新型炉灶电磁炉.（ 2）金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿.60 交变电流描述交变电流的物理量和图象一、沟通电的产生及变化规律：（ 1）产生：强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫沟通电.矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时,如图5 1 所示,产生正弦（或余弦）沟通电动势.当外电路闭合时形成正弦（或余弦）沟通电流.图 5 1（ 2 ）变化规律：（ 1）中性面：与磁力线垂直的平面叫中性面.线圈平面位于中性面位置时,如图5 2（A ）所示,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为零.因此, 感应电动势为零.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 5 2当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面与磁力线平行时）如图5 2 （ C）所示,穿过线圈的磁通量虽然为零,但线圈平面内磁通量变化率最大.因此,感应电动势值最大.m2 · N· B· l· vN· B· · S （伏）（N 为匝数）（ 2）感应电动势瞬时值表达式：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如从中性面开头,感应电动势的瞬时值表达式：em · sint （伏）如图 5 2 （ B ）所示.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_感应电流瞬时值表达式：iI m· sint （安）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如从线圈平面与磁力线平行开头计时,就感应电动势瞬时值表达式为：em · cost （伏）如图5 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ D ）所示.感应电流瞬时值表达式：iI m· cost （安）二、表征沟通电的物理量：（ 1）瞬时值、最大值和有效值： 沟通电在任一时刻的值叫瞬时值.瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值.沟通电的有效值是依据电流的热效应规定的：让沟通电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻,假如二者热效应相等（即在相同时间内产生相等的热量）就此等效的直流电压,电流值叫做该沟通电的电压,电流有效值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_正弦（或余弦）沟通电电动势的有效值和最大值的关系为：mm20.707 m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_沟通电压有效值 U0.707U m .沟通电流有效值 I0.707 I m .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意： 通常沟通电表测出的值就是沟通电的有效值.用电器上标明的额定值等都是指有效值.用电器上说明的耐压值是指最大值.（ 2）周期、频率和角频率沟通电完成一次周期性变化所需的时间叫周期.以T 表示,单位是秒.沟通电在 1 秒内完成周期性变化的次数叫频率.以f 表示,单位是赫兹.1周期和频率互为倒数,即T.f我国市电频率为 50 赫兹,周期为0.02 秒.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_角频率：2 f单位：弧度 /秒T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_沟通电的图象：em · sint 图象如图 5 3 所示.em · cost 图象如图 5 4 所示.61 .正弦交变电流的函数表达式 u=U msin ti=I msin t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_62 电感和电容对交变电流的影响电感对交变电流有阻碍作用,阻碍作用大小用感抗表示.低频扼流圈,线圈的自感系数 很大,作用是“通直流,阻沟通”. 高频扼流圈,线圈的自感系数 很小,作用是“通低频,阻高频”电容对交变电流有阻碍作用,阻碍作用大小用容抗表示耦合电容,容量较大,隔直流、通沟通高频旁路电容,容量很小,隔直流、阻低频、通高频63 变压器变压器是可以用来转变沟通电压和电流的大小的设备.抱负变压器的效率为1 ,即输入功率等于输出功率.对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5 6）,原、副线圈上的电压与它们的匝数成正.U 1n1即U 2n2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于有 U 1· I 1U 2 · I 2 ,因而通过原、副线圈的电 流 强 度 与 它可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_们的匝数成反比.I 1n2即I 2n1留意： 1抱负变压器各物理量的打算因素输入电压 U1 打算输出电压U 2,输出电流 I2 打算输入电流 I1 ,输入功率随输出功率的变化而变化直到达到变压器的最大功率（负载电阻减小,输入功率增大.负载电阻增大,输入功率减小）.2 一个原线圈多个副线圈的抱负变压器的电压、电流的关系U1 :U2:U3: =n1:n2: n3:I1n1= I2 n2+I3n3+ 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于 P入P出 ,即 U 1· I 1U 2 · I 2 ,所以变压器中高压线圈电流小,绕制的导线较细,低电压的线圈电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_流大,绕制的导线较粗.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_上述各公式中的 I、U、P 均指有效值,不能用瞬时值.（ 3）电压互感器和电流互感器电压互感器是将高电压变为低电压,故其原线圈并联在待测高压电路中.电流互感器是将大电流变为小电流, 故其原线圈串联在待测的高电流电路中.（二）解决变压器问题的常用方法思 路 1电 压 思 路 . 变 压 器 原 、 副 线 圈 的 电 压 之 比 为 U1 /U 2=n1/n2 . 当 变 压 器 有 多 个 副 绕 组 时U 1/n1 =U2 /n2=U 3/n3=思路 2功率思路.抱负变压器的输入、输出功率为P 入=P出,即 P1= P2 .当变压器有多个副绕组时P1=P2+ P3+思路 3电流思路.由I=P/U 知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2= n2/n1 .当变压器有多个副绕组时n1I1 =n2 I2+n3I3+思路 4 （变压器动态问题）制约思路.（ 1）电压制约： 当变压器原、 副线圈的匝数比 （ n1 /n2）肯定时, 输出电压 U 2 由输入电压打算, 即 U2 =n2 U 1/n1, 可简述为“原制约副”.（ 2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/ n2）肯定,且输入电压U 1 确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2 打算,即 I1=n2I2 /n1,可简述为“副制约原”.（ 3）负载制约： 变压器副线圈中的功率P2 由用户负载打算, P2= P 负 1+P 负 2+.变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压U2 确定, I2=P2/U 2.总功率 P 总= P 线+P2.U 1U 2打算n1In22U 2RU负载PP I UI U PI UP12I121122I111打算2打算1打算5 原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中/ t 相等.当遇到“动态分析问题的思路程序可表示为：U1思路”型变压器时有1/t=2/t+3/t,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_此式适用于沟通电或电压（电流）变化的直流电,但不适用于稳压或恒定电流的情形.64 电能的输送由于送电的导线有电阻,远距离送电时,线路上缺失电能较多.在输送的电功率和送电导线电阻肯定的条件下,提高送电电压, 减小送电电流强度可以达到削减线路上电能缺失的目的.线路中电流强度 I 和缺失电功率运算式如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_P输IP损U 出I·R线U22出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意：送电导线上缺失的电功率,不能用P损求,由于 U 出 不是全部降落在导线上.R线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_此文档可自行编辑修改,如有侵权请告知删除,感谢您的支持,我们会努力把内容做得更好可编辑资料 - - - 欢迎下载