物理选修3-2知识点归纳.docx

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1、物理选修3-2学问点归纳(鲁科版)第一章 电磁感应第1节 磁生电的探究1.电磁感应：只要闭合电路的磁通量发生变更，闭合电路中就会产生电流。国磁通量变更而产生电流的现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应的电流。第2节 感应电动势与电磁感应定律1.感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变更的快慢有关。2.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变更率成正比。，为比例常数。在国际单位制中，感应电动势的单位是，的单位是，的单位是， ， 上式可以化简为。匝线圈的感应电动势大小为：。磁通量的变更量仅由导线切割磁感线引起时，感应电动势

2、的公式还可以写成：。第3节 电磁感应定律的应用1.涡流：将整块金属放在变更的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变更，金属块内部就产生感应电流。这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电流叫做涡电流(eddy current)，简称涡流。如图所示，把绝缘导线绕在块状铁芯上，当交变电流通过导线时，铁芯中会产生图中虚线所示的涡流。在以上试验中，小铁锅的电阻很小，穿过铁锅的磁通量变比时产生的涡流较大，足以使水温上升；而玻璃杯是绝缘体，电阻很大，不产生涡流。2.电磁炉：电磁炉的工作原理与涡流有关。如图所示，当50 Hz的沟通电流入电磁炉时，经过整流变为直流电，再使其变为高频电流(205

3、0 kHz)进入炉内的线圈。由于电流的变更频率较高，通过铁质锅底的磁通量变更率较大，依据电磁感应定律可知，产生的感应电动势也较大；铁质锅底是整块导体，电阻很小，所以在锅底能产生很强的涡电流，使锅底快速发热，进而加热锅内的食物。（1）与煤气灶, 电饭锅等炊具相比，电磁炉具有很多优点：电磁炉利用涡流使锅干脆发热，削减了能量传递的中间环节，能大大提高热效率；电磁炉运用时无烟火，无毒气, 废气；电磁炉只对铁质锅具加热，炉体本身不发热由于以上种种优点，电磁炉深受消费者的宠爱，被称为“绿色炉具”。（2）涡流既有利，也有害。例如，变压器, 电动机与发电机的铁芯常会因涡流损失大量的电能并导致设备发热。3.感应

4、电量的计算：（1）依据法拉第电磁感应定律，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变更，闭合电路中就会产生感应电流。设在时间内通过导线截面的电量为q，则依据电流定义式及法拉第电磁感应定律，得：假如闭合电路是一个单匝线圈（n=1），则。上式中n为线圈的匝数，为磁通量的变更量，R为闭合电路的总电阻。可见，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变更，闭合电路中就会产生感应电流，在时间内通过导线截面的电量q仅由线圈的匝数n, 磁通量的变更量与闭合电路的电阻R确定，与发生磁通量的变更量的时间无关。因此，要快速求得通过导体横截面积的电量q，关键是正确求得磁通量的变更量。磁通量的变更量是指穿过

5、某一面积末时刻的磁通量与穿过这一面积初时刻的磁通量之差，即。在计算时，通常只取其确定值，假如与反向，那么与的符号相反。线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流，在一个周期内穿过线圈的磁通量的变更量故通过线圈的电量q=0。穿过闭合电路磁通量变更的形式一般有下列几种状况：a. 闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的重量S不变，磁感应强度B发生变更时， ；b. 磁感应强度B不变，闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的重量S发生变更时，；c. 磁感应强度B与闭合电路的面积在垂直于磁场方向的重量S均发生变更时。第二章 楞次定律与自感现象第1节 感应电流的方向1.楞次定律：感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量的

6、变更，称为楞次定律。2.右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指在同一平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。第2节 自感1.自感现象：由导体自身的电流变更所产生的电磁感应现象叫做自感现象。（1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变更。 以上表述是充分必要条件。不论什么状况，只要满足电路闭合与磁通量发生变更这两个条件，就必定产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路确定是闭合的，穿过该电路的磁通量也确定发生了变更。 磁通量的变更”可能是： a. 导体所围面积的变更； b. 磁场与导体相对位置的变更； c.

7、磁场本身强弱的变更; d. 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。这个表述是充分条件，不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较便利。（2）感应电流的方向：右手定则 大拇指的方向是导体相对磁场的切割磁感线的运动方向，即有可能是导体运动而磁场未动，也可能是导体未动而磁场运动。 四指表示电流方向，对切割磁感线的导体而言也就是感应电动势的方向，切割磁感线的导体相当于电源，在电源内部电流从电势低的负极流向电势高的正极。 右手定则反映了磁场方向, 导体运动方向与电流方向三者的相互垂直关系2.自感电动势：由导体自身电流变更所产生的感应电动势称为自感电动势。（1）

8、感应电动势产生的条件：穿过电路的磁通量发生变更。这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变更了，就确定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。3.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变更率成正比，即，在国际单位制中可以证明其中的k=1，所以有。对于n匝线圈有。在导线切割磁感线产生感应电动势的状况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：（是B与v之间的夹角）。4.自感：自感系数简称自感。第3节 自感现象的应用1.左手定则与右手定则的应用： （1）明确左手定则与右手定则的实质。左手

9、定则适用于通电导体在磁场中的运动状况，也就是说适用于电动机，而右手定则适用于电磁感应现象，也就是说适用于发电机。（2）联系生产实际，依据习惯人们干活都是先用右手后动左手，记忆应当是“右发左动”，这样对定则的运用会起到很好的扶植作用。第三章 交变电流第1节 交变电流的特点1.交变流电：电流大小与方向随时间做周期性变更，这种电流称为交变电流，简称沟通电。2.周期：交变电流完成一次周期性变更所须要的时间，叫做交变电流的周期，用符号T表示，在国际单位制中它的单位是。周期越大，表示交变电流完成1次周期性变更所须要的时间越长，也就是变更得越慢。3.频率：交变电流在1s内完成周期性变更次数，用符号表示。国际

10、单位中它的单位是。频繁越大，交变电流在单位时间内完成周期性变更的次数越多，变更得越快。周期与常见的关系：。4.正弦式交变电流：电流的大小与方向随之时间按正弦规律变更，这种电流叫做正弦式交变电流。正弦式交变电流电压及交变电流的有效值与峰值之间的关系是：（1）交变电流渡过电阻时在时间内产生的热量，可以干脆用焦耳定律公式：其中电流是有效值。（2）电器元件或设备对电压或电流有确定的耐受极限，一旦超过这一极限，就会损坏元件设备。在这种状况下就要老虎沟通的最大值而不是有效值。交变电流的变更规律：（角度为线圈与中性面的夹角算起），其中 EMBED Equation.3 ，又为感应电流的最大值用表示，则感应电

11、流的瞬时值为：。第四章 远距离输电第1节 三相交变电流到我家1.变压器：在沟通电的传输过程中，必需有能上升电压或降低电压的设备来满足各种不同的须要，这种设备称为变压器。2.原线圈：与电原相连的线圈叫原线圈，或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈。原, 副线圈的匝数分别用符号与表示。原线圈两端的电压又叫输入电压，用符号表示，副线圈两端的电压又叫输出电压，用符号表示。3.自耦变压器：只有一个绕线组的变压器。自耦变压器的工作原理与一般的双绕组变压器一样，原, 副边的电压比等于匝数比。4.电功率损失：电流渡过输电导线时，电流的热效应会引起电功率的损失。损失的电功率，即在输电线路上因发热而损耗的

12、电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比。5.电压损失：导线有电阻，输电线上有电压损失（损失的电压），使得用电设备两端的电压比供电电压低。对于沟通输电线路，感抗与容抗也会造成电压损失。高压输电：由知，在保证输送电功率不变的状况下，必需提高输送电压才能减小电流。也就是说，远距离输电必需接受高压输电。6.接受高压输电的缘由：（1）任何导线都有确定的电阻，当电流通过输电线时，会有一部分电能转化为内能而损失。线路越长，电阻越大，这部分能量损失就越多。当发电站输出的功率P确定时，依据公式PUI可知，假如提高输电电压U，则可减小输电电流I。依据焦耳定律QI2Rt，当电流I减小时，输电线上损失的内能将会大大

13、削减。远距离输电就是通过上升电压来减小输电电流，从而削减线路上电能损耗的。（2）由于制造高电压大功率的直流发电机在技术上难度很大，又无法干脆上升直流电电压，因此远距离送电损耗仍很大。同时，接受高电压输电，给用户带来了极大的平安隐患，而且对用电器的耐压要求有所提高，相应的技术要求与制造成本都会上升。为解决这些问题，人们想起了被冷落多年的沟通电。沟通电是大小与方向做周期性变更的电流，它很简洁实现变压。7.变压器如何变更电压：在远距离高压沟通输电系统中，须要一种能按实际要求将电压上升或降低的设备变压器（1）变压器是由一个闭合铁芯与绕在铁芯上的两组线圈组成的，接电源的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)，接负

14、载的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)。（2）发电机发出的电压一般只有几千伏至十几千伏，远距离送电时，需经过升压变压器上升电压，再用高压线向外输送。（3）高压电到了用电区，先要进入变电站用降压变压器将电压降低，当电压降至l0kV时，可把其中一部分电能配送给须要10kV电压的工厂，其余的则送到低压变电站，将电压降到220/380V后，便可配送给一般用户。（4）远距离输电问题解决以后，一大批大容量的中心发电站建立了起来，一张张电力网也快速扩绽开来。电力起先成为工业的主要动力。（5）在实际应用中，人们常将一个地区的各种不同电压的输配电线路与变电站并网联合，组成一个个四通八达的大电网系统。这样，更有利于电力

15、的合理调度与充分利用，使供电稳定，而且便于电力运用高峰与低谷间的调整。8.志向变压器：（1）志向变压器的构造, 作用, 原理及特征： 构造：两组线圈（原, 副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器作用：在输送电能的过程中变更电压原理：其工作原理是利用了电磁感应现象特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中变更交变电压（2）志向变压器的志向化条件及其规律在志向变压器的原线圈两端加交变电压后，由于电磁感应的缘由，原, 副线圈中都将产生感应电动势，依据法拉第电磁感应定律有：，忽视原, 副线圈内阻，有，。另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽视漏磁，即认为在随意时刻穿过原

16、, 副线圈的磁感线条数都相等，于是又有。由此便可得志向变压器的电压变更规律为在此基础上再忽视变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失与铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”与“铁损”），有而，于是又得志向变压器的电流变更规律为， （3）由此可见：志向变压器的志向化条件一般指的是：忽视原, 副线圈内阻上的分压，忽视原, 副线圈磁通量的差别，忽视变压器自身的能量损耗（事实上还忽视了变压器原, 副线圈电路的功率因数的差别）志向变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律与能的转化与守恒定律在上述志向条件下的新的表现形式。这里要求熟记志向变压器的两个基本公式是：a. ，即对同一变压器的随意两个线圈

17、，都有电压与匝数成正比。b. ，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于全部输出功率之与。c. 须要特殊引起留意的是：只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：，变压器的输入功率由输出功率确定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率与原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。事实上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特殊留意。第五章 传感器及其应用第1节 揭开传感器的 “面纱”1.传感器：能够感受外界信息，并将其依据确定的规律转换成电

18、信号的器件或装置，叫做传感器。2.作用：传感器通常应用在自动测量与自动限制系统中，担负着信息采集与转化任务。由于电压, 电流, 电阻, 电容与电感等电学量与压力, 位移, 速率, 加速度, 流量, 温度, 浓度等非电学量相比，更加便于仪表显示与用于自动限制，传感器通常须要把非电学量转化为电学量。3.分类：按传感器工作原理的不同把传感器分为物理传感器, 化学传感器与生物传感器。（1）物理传感器是利用物质的物理性质与物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器，如电容传感器, 电感传感器, 光电传感器, 压电传感器等。物理传感器开发早, 发展快, 品种多, 应用广，目前正向集成化, 系列化, 智能化方

19、向发展。（2）化学传感器是利用化学反应识别与检测信息的传感器，如气敏传感器, 湿敏传感器等。这类传感器很有发展前途，在环境爱惜, 火灾报警, 医疗卫生与家用电器方面有极其广泛的应用。（3）生物传感器是指利用生物化学反应识别与检测信息的传感器，它是由固定生物体材料与适当转换器件组合成的系统，如组织传感器, 细胞传感器, 酶传感器等。生物传感器与物理传感器与化学传感器的最大区分在于生物传感器的感受器中含有生命物质。将生物分子，如蛋白质, 核酸等作为感受器，更成为当代生物传感器发展的主流。这类传感器专一性好，易操作，设备简洁，测量快速精确，适用范围广。4.组成部分以及各部分的作用：传感器一般由敏感元

20、件, 转换元件与转换电路组成(如图)，有时还须要加帮助电源。（1）敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应(如热敏, 光敏, 压敏, 力敏, 湿敏等)制成的。（2）转换元件是传感器中能将敏感元件输出的, 与被测物理量成确定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。（3）转换电路的作用是将此电信号转换成易于传输或测量的电学量输出。5.常见传感器的工作原理：（1）光电传感器是一种能够感受光信号，并依据确定规律把光信号转换成电信号的器件或装置。 光敏电阻器是用金属硫化物等半导体材料制成的，当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率减小，阻值也随之减小。入射光强，电阻小；入射光弱，电阻大。不受

21、光照射时，其电阻值是受光照射时的1001000倍。光敏电阻器一般用于光的测量与光的限制。 常见的光电传感器除了光敏电阻外，还有光敏晶体管, 光电池等。与光敏电阻类似，它们都是利用某些物质在光照射下电学特性随之变更的性质制成的。（2）温度传感器是一种将温度变更转换为电学量变更的装置。常见的温度传感器有热敏电阻与热电偶等。（3）半导体的电阻会随温度的变更而变更，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。（4）热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中响应特殊快，利用热敏电阻制成的电子体温计能很快测出体温。家用电器(如电脑, 空调, 电冰箱等)的温度传感器主要运用热敏电阻。6,传感器的典型应用：（1） 全自动洗衣机（2） 自动门（3） 指纹识别器（4）机器人第 6 页