高中物理選修知識點(diǎn)詳解

1、第一章 電磁感應(yīng) 知識點(diǎn)總結(jié)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流 .（1）利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 （2）由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路中磁通量發(fā)生變化。 2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法 .（1）磁鐵運(yùn)動。 （2）閉合電路一部分運(yùn)動。（3）磁場強(qiáng)度B變化或有效面積S變化。 注：第（1）（2）種方法產(chǎn)生的電流叫“動生電流”，第（3）種方法產(chǎn)生的電流叫“感生電流”。不管是動生電流還是感生電流，我們都統(tǒng)稱為“感應(yīng)電流”。3、對“磁通量變化”需注意的兩點(diǎn) .（1）磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時要按代數(shù)和（標(biāo)量計(jì)算法則）的方

2、法求總的磁通量（穿過平面的磁感線的凈條數(shù)）。（2）“運(yùn)動不一定切割，切割不一定生電”。導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還要看穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。4、分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的思路方法 . （1）判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是抓住兩個條件： 回路是閉合導(dǎo)體回路。 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。 注意：第點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是磁通量“變化”，如果穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量很大但不變化，那么不論低通量有多大，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 （2）分析磁通量是否變化時，既要弄清楚磁場的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況： 穿過閉合回路的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。 閉合回路的面積

3、S發(fā)生變化。 磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的夾角發(fā)生變化。三、感應(yīng)電流的方向 1、楞次定律 .（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的增加。 凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的減少。（2）楞次定律的因果關(guān)系： 閉合導(dǎo)體電路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場的出現(xiàn)是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，簡要地說，只有當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)。 （3）“阻礙”的含義 .“阻礙”可能是“反抗”，也可能是“補(bǔ)償”. 當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁

4、通量（原磁通量）增加時，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向相反，感應(yīng)電流的磁場“反抗”原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向相同，感應(yīng)電流的磁場“補(bǔ)償”原磁通量的減少。（“增反減同”）“阻礙”不等于“阻止”，而是“延緩”. 感應(yīng)電流的磁場不能阻止原磁通量的變化，只是延緩了原磁通量的變化。當(dāng)由于原磁通量的增加引起感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了，但磁通量仍在增加，不影響磁通量最終的增加量；當(dāng)由于原磁通量的減少而引起感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了，但磁通量仍在減少，不影響磁通量最

5、終的減少量。即感應(yīng)電流的磁場延緩了原磁通量的變化，而不能使原磁通量停止變化，該變化多少磁通量最后還是變化多少磁通量。“阻礙”不意味著“相反”. 在理解楞次定律時，不能把“阻礙”作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與原磁場的方向相反。事實(shí)上，它們可能同向，也可能反向。（“增反減同”）（4）“阻礙”的作用 . 楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在客服這種阻礙的過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能。（5）“阻礙”的形式 .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）就磁通量而言，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化.（“增反減同”）（2）就電流而言，感應(yīng)電流的磁場阻礙原電

6、流的變化，即原電流增大時，感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場方向相反；原電流減小時，感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場方向相同. （“增反減同”）（3）就相對運(yùn)動而言，由于相對運(yùn)動導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效果阻礙相對運(yùn)動.（“來拒去留”）（4）就閉合電路的面積而言，電磁感應(yīng)應(yīng)致使回路面積有變化趨勢時，則面積收縮或擴(kuò)張是為了阻礙回路磁通量的變化.（“增縮減擴(kuò)”）（6）適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 .（7）研究對象：整個回路 .（8）使用楞次定律的步驟： 明確（引起感應(yīng)電流的）原磁場的方向 . 明確穿過閉合電路的磁通量（指合磁通量）是增加還是減少 . 根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向 . 利用安培定則確

7、定感應(yīng)電流的方向 . 2、右手定則 .（1）內(nèi)容：伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直（或傾斜）從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。（2）作用：判斷感應(yīng)電流的方向與磁感線方向、導(dǎo)體運(yùn)動方向間的關(guān)系。（3）適用范圍：導(dǎo)體切割磁感線。 （4）研究對象：回路中的一部分導(dǎo)體。 （5）右手定則與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別 . 聯(lián)系：右手定則可以看作是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動情況下的特殊運(yùn)用，用右手定則和楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)果是一致的。 區(qū)別：右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況（產(chǎn)生的是“動生電流”），不適合導(dǎo)體不運(yùn)動，磁場或者面

8、積變化的情況，即當(dāng)產(chǎn)生“感生電流時，不能用右手定則進(jìn)行判斷感應(yīng)電流的方向。也就是說，楞次定律的適用范圍更廣，但是在導(dǎo)體切割磁感線的情況下用右手定則更容易判斷。 3、“三定則” .比較項(xiàng)目右 手 定 則左 手 定 則安 培 定 則基本現(xiàn)象部分導(dǎo)體切割磁感線磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場作用判斷磁場B、速度v、感應(yīng)電流I方向關(guān)系判斷磁場B、電流I、磁場力F方向電流與其產(chǎn)生的磁場間的方向關(guān)系圖例v（因）（果）BF（果）（因）B· ×· · × × · ×（因）（果）因果關(guān)系因動而電因電而動電流磁場應(yīng)用

9、實(shí)例發(fā)電機(jī)電動機(jī)電磁鐵【小技巧】：左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，把兩個定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手。四、法拉第電磁感應(yīng)定律 . 1、法拉第電磁感應(yīng)定律 . （1）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。 （2）公式：（單匝線圈） 或 （n匝線圈）. 對表達(dá)式的理解： E 。 對于公式，k為比例常數(shù)，當(dāng)E、t均取國際單位時，k=1，所以有 。若線圈有n匝，且穿過每匝線圈的磁通量變化率相同，則相當(dāng)于n個相同的電動勢串聯(lián)，所以整個線圈中電動勢為 （本式是確定感

10、應(yīng)電動勢的普遍規(guī)律，適用于所有電路，此時電路不一定閉合）. 在中（這里的取絕對值，所以此公式只計(jì)算感應(yīng)電動勢E的大小，E的方向根據(jù)楞次定律或右手定則判斷），E的大小是由匝數(shù)及磁通量的變化率（即磁通量變化的快慢）決定的，與或之間無大小上的必然聯(lián)系（類比學(xué)習(xí)：關(guān)系類似于a、v和v的關(guān)系）。 當(dāng)t較長時，求出的是平均感應(yīng)電動勢；當(dāng)t趨于零時，求出的是瞬時感應(yīng)電動勢。 2、E=BLv的推導(dǎo)過程 . 如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B ，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢? 推導(dǎo)：回路在時間t內(nèi)增大的面積為：S=L（vt） .穿過回路的磁通量的變化為： = B

11、83;S= BLv·t .產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： （v是相對于磁場的速度）. 若導(dǎo)體斜切磁感線（即導(dǎo)線運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直， 但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角），如圖所示，則感應(yīng)電動勢為E=BLvsin （斜切情況也可理解成將B分解成平行于v和垂直于v兩個分量） 3、E=BLv的四個特性 . （1）相互垂直性 . 公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場是勻強(qiáng)磁場外，還需要B、L、v三者相互垂直，實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算。 若B、L、v三個物理量中有其中的兩個物理量方向相互平行，感應(yīng)電動勢為零。（2）L的有效性 . 公式E=BLv是磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與直導(dǎo)線L

12、及運(yùn)動方向v兩兩垂直的情形下，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。L是直導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)在v、B所決定平面的垂線方向上的長度。實(shí)際上這個性質(zhì)是“相互垂直線”的一個延伸，在此是分解L，事實(shí)上，我們也可以分解v或者B，讓B、L、v三者相互垂直，只有這樣才能直接應(yīng)用公式E=BLv。 E=BL(vsin)或E=Bv(Lsin) E = B·2R·v有效長度直導(dǎo)線（或彎曲導(dǎo)線）在垂直速度方向上的投影長度.（3）瞬時對應(yīng)性 . 對于E=BLv，若v為瞬時速度，則E為瞬時感應(yīng)電動勢；若v是平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢。（4）v的相對性 . 公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對磁場的速度，并

13、不是對地的速度。只有在磁場靜止，導(dǎo)體棒運(yùn)動的情況下，導(dǎo)體相對磁場的速度才跟導(dǎo)體相對地的速度相等。 4、公式和E=BLvsin的區(qū)別和聯(lián)系 . （1）兩公式比較 .E=BLvsin區(qū)別研究對象整個閉合電路回路中做切割磁感線運(yùn)動的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的情況計(jì)算結(jié)果一般情況下，求得的是t內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢一般情況下，求得的是某一時刻的瞬時感應(yīng)電動勢適用情形常用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（磁場變化型）常用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（切割型）聯(lián)系E=Blvsin是由在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論或者特殊應(yīng)用。

14、（2）兩個公式的選用 . 求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題時，兩個公式都可以用。 求解某一過程（或某一段時間）內(nèi)的感應(yīng)電動勢、平均電流、通過導(dǎo)體橫截面的電荷量（q=It）等問題，應(yīng)選用 . 求解某一位置（或某一時刻）的感應(yīng)電動勢，計(jì)算瞬時電流、電功率及某段時間內(nèi)的電功、電熱等問題，應(yīng)選用E=BLvsin 。 5、感應(yīng)電動勢的兩種求解方法 . （1）用公式求解 . 是普遍適用的公式，當(dāng)僅由磁場的變化引起時，該式可表示為；若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，僅由回路在垂直于磁場方向上得面積S的變化引起時，則可表示為公式，注意此時S并非線圈的面積，而是線圈內(nèi)部磁場的面積。（2）用公式E=BLvsin求解

15、 . 若導(dǎo)體平動垂直切割磁感線，則E=BLv，此時只適用于B、L、v三者相互垂直的情況。 若導(dǎo)體平動但不垂直切割磁感線，E=BLvsin（此點(diǎn)參考P4“ E=BLv的推導(dǎo)過程”）。 6、反電動勢. 電源通電后，電流從導(dǎo)體棒的a端流向b端，用左手定則可判斷ab棒受到的安培力水平向右，則ab棒由靜止向右加速運(yùn)動，而ab棒向右運(yùn)動后，會切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（如圖），此感應(yīng)電動勢的阻礙電路中原來的電流，即感應(yīng)電動勢的方向跟外加電壓的方向相反，這個感應(yīng)電動勢稱為“反電動勢”。五、電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 . 1、法拉第電機(jī) . （1）電機(jī)模型 .（2）原理：應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動

16、勢。. 銅盤可以看作由無數(shù)根長度等于銅盤半徑的導(dǎo)體棒組成，導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動過程中要切割磁感線。 大?。?（其中L為棒的長度，為角速度） 對此公式的推導(dǎo)有兩種理解方式：E=BLv 棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度為棒上中點(diǎn)的速度：。利用E=BLv知，棒上的感應(yīng)電動勢大小為：如果經(jīng)過時間t ，則棒掃過的面積為磁通量的變化量為：由知，棒上得感應(yīng)電動勢大小為 建議選用E=BLv配合平均速度來推導(dǎo)，此種推導(dǎo)方式方便于理解和記憶。 方向：在內(nèi)電路中，感應(yīng)電動勢的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極，跟內(nèi)電路的電流方向一致。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路就是電源，用右手定則或楞次定律所判斷出的感應(yīng)電動勢的方向，就是電源內(nèi)部

17、的電流方向，所以此電流方向就是感應(yīng)電動勢的方向。判斷出感應(yīng)電動勢方向后，進(jìn)而可判斷電路中各點(diǎn)電勢的高低。 2、電磁感應(yīng)中的電路問題 . （1）解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本步驟和方法： 明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路。 用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律確定感應(yīng)電動勢的方向。 畫出等效電路圖。分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵。 運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解?！纠?】 用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對圓心角為60°。將圓環(huán)

18、垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過環(huán)上AB位置時，求：（1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向（2）此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率解：（1）設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為l ，直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E ，根據(jù)幾何關(guān)系知 則直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 運(yùn)用右手定則可判定，直導(dǎo)線AB段中感應(yīng)電流的方向由A向B，B端電勢高于A端。（2）此時圓環(huán)上劣弧AB的電阻為 優(yōu)弧ACB

19、的電阻為 則與并聯(lián)后的總電阻為 AB段直導(dǎo)線電阻為電源，內(nèi)電阻為r =1.25×0.40=0.50 . 則此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率 3、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換 . 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁場能可以轉(zhuǎn)化為電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能也將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。 所以，電磁感應(yīng)現(xiàn)象符合能量守恒定律。 4、電磁感應(yīng)中的電容問題 . 在電路中含有電容器的情況下，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使電容器充電或放電。因此，搞清

20、電容器兩極板間的電壓及極板上電荷量的多少、正負(fù)和如何變化是解題的關(guān)鍵。六、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 . 1、自感現(xiàn)象 . （1）自感現(xiàn)象與自感電動勢的定義：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做自感電動勢。 （2）自感現(xiàn)象的原理： 當(dāng)導(dǎo)體線圈中的電流發(fā)生變化時，電流產(chǎn)生的磁場也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈自身會產(chǎn)生阻礙自身電流變化的自感電動勢。 （3）自感電動勢的兩個特點(diǎn)： 特點(diǎn)一：自感電動勢的作用. 自感電動勢阻礙自身電流的變化，但是

21、不能阻止，且自感電動勢阻礙自身電流變化的結(jié)果，會對其他電路元件的電流產(chǎn)生影響。 特點(diǎn)二：自感電動勢的大小. 跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)，還跟線圈本身的特性有關(guān)，可用公式表示，其中L為自感系數(shù)。 （4）自感現(xiàn)象的三個狀態(tài) 理想線圈（電阻為零的線圈）： 線圈通電瞬間狀態(tài) 通過線圈的電流由無變有。 線圈通電穩(wěn)定狀態(tài) 通過線圈的電流無變化。 線圈斷電瞬間狀態(tài) 通過線圈的電流由有變無。 （5）自感現(xiàn)象的三個要點(diǎn)： 要點(diǎn)一：自感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原因。 是通過線圈本身的電流變化引起穿過自身的磁通量變化。 要點(diǎn)二：自感電流的方向。 自感電流總是阻礙線圈中原電流的變化，當(dāng)自感電流是由原電流的增強(qiáng)引起時

22、（如通電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相反；當(dāng)自感電流時由原電流的減少引起時（如斷電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相同。 要點(diǎn)三：對自感系數(shù)的理解。 自感系數(shù)L的單位是亨特（H），常用的較小單位還有毫亨（mH）和微亨（H）。自感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：線圈越粗、越長、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。此外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多。 （6）通電自感和斷電自感的比較電路現(xiàn)象自感電動勢的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈泡L1是逐漸變亮 .阻礙電流的增加續(xù)表電路現(xiàn)象自感電動勢的作用斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈泡L1逐漸變暗，有時燈泡會閃亮一下，然后逐漸變暗 .阻礙電流的減小 （7）斷電自感中的“閃”與“不閃”問題辨析 .LLKI1I2 關(guān)于“斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”這個問題，許多同學(xué)容易混淆不清，下面就此問題討論分析。R 如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時，線圈L和燈L并聯(lián)，其電流分別為I1和I2，方向都是從右到左。 在斷開開關(guān)K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流I1立即消失，R而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開關(guān)K斷開的瞬間通過線圈L的電流應(yīng)與斷開前那瞬間的數(shù)值相同，