物理知識點(diǎn)集錦2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精選修3-2知識點(diǎn)56．電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ 只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果電路不閉合只會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的。57．感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件Ⅱ1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化，因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵,由磁通量的廣義公式中（是B與S的夾角）看,磁通量的變化可由面積的變化引起；可由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化引起；可由B與S的夾角的變化引起；也可由B、S、中的兩個量的變化，或三個量的同時變化引起。 2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動時，可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，這是初中學(xué)過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的條件：導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;穿過線圈的磁量發(fā)生變化時，線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.如果導(dǎo)體是閉合電路的一部分，或者線圈是閉合的,就產(chǎn)生感應(yīng)電流。從本質(zhì)上講，上述兩種說法是一致的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可歸結(jié)為：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。58．法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律Ⅱ ①電磁感應(yīng)規(guī)律：感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。 ——當(dāng)長L的導(dǎo)線，以速度，在勻強(qiáng)磁場B中，垂直切割磁感線，其兩端間感應(yīng)電動勢的大小為。 如圖所示。設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，MN間電動勢為，則MN受向左的安培力，要保持MN以勻速向右運(yùn)動，所施外力，當(dāng)行進(jìn)位移為S時，外力功。為所用時間. 而在時間內(nèi)，電流做功，據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,，則。 ∴，M點(diǎn)電勢高，N點(diǎn)電勢低。 此公式使用條件是方向相互垂直,如不垂直,則向垂直方向作投影. ，電路中感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這個電路的磁通變化率成正比—-法拉第電磁感應(yīng)定律。 如上圖中分析所用電路圖,在回路中面積變化，而回路跌磁通變化量，又知。 ∴ 如果回路是匝串聯(lián)，則。 公式.注意:1）該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動勢.2)只與穿過電路的磁通量的變化率有關(guān)，而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān)。公式二：。要注意:1)該式通常用于導(dǎo)體切割磁感線時,且導(dǎo)線與磁感線互相垂直(lB)。2）為v與B的夾角。l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度（即l為導(dǎo)體實(shí)際長度在垂直于B方向上的投影）。公式三：。注意：1)該公式由法拉第電磁感應(yīng)定律推出。適用于自感現(xiàn)象。2）與電流的變化率成正比。 公式中涉及到磁通量的變化量的計算,對的計算，一般遇到有兩種情況：1）回路與磁場垂直的面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化,由，此時,此式中的叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率,若是恒定的，即磁場變化是均勻的,那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定電動勢.2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化,則,線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢就屬這種情況。 嚴(yán)格區(qū)別磁通量,磁通量的變化量磁通量的變化率,磁通量，表示穿過研究平面的磁感線的條數(shù),磁通量的變化量,表示磁通量變化的多少，磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢,，大，不一定大;大,也不一定大，它們的區(qū)別類似于力學(xué)中的v，的區(qū)別，另外I、也有類似的區(qū)別。 公式一般用于導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同,對有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相同的情況，如何求感應(yīng)電動勢？如圖1所示,一長為l的導(dǎo)體桿AC繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,顯然,AC各部分切割磁感線的速度不相等,,且AC上各點(diǎn)的線速度大小與半徑成正比，所以AC切割的速度可用其平均切割速度,即,故. -—當(dāng)長為L的導(dǎo)線，以其一端為軸,在垂直勻強(qiáng)磁場B的平面內(nèi)，以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，其兩端感應(yīng)電動勢為。 如圖所示,AO導(dǎo)線長L，以O(shè)端為軸,以角速度勻速轉(zhuǎn)動一周,所用時間，描過面積，（認(rèn)為面積變化由0增到）則磁通變化。 在AO間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢且用右手定則制定A端電勢高，O端電勢低。 ——面積為S的紙圈，共匝，在勻強(qiáng)磁場B中,以角速度勻速轉(zhuǎn)坳，其轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直,則當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動勢。 如圖所示，設(shè)線框長為L，寬為d，以轉(zhuǎn)到圖示位置時，邊垂直磁場方向向紙外運(yùn)動，切割磁感線,速度為（圓運(yùn)動半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，端電勢高于端電勢. 邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運(yùn)動，同理產(chǎn)生感應(yīng)電動熱勢。端電勢高于端電勢。 邊，邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，．兩端等電勢，則輸出端M．N電動勢為。 如果線圈匝,則，M端電勢高,N端電勢低. 參照俯示圖,這位置由于線圈長邊是垂直切割磁感線,所以有感應(yīng)電動勢最大值，如從圖示位置轉(zhuǎn)過一個角度，則圓運(yùn)動線速度，在垂直磁場方向的分量應(yīng)為，則此時線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值即作最大值。即作最大值方向的投影，(是線圈平面與磁場方向的夾角)。 當(dāng)線圈平面垂直磁場方向時,線速度方向與磁場方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為零. 總結(jié)：計算感應(yīng)電動勢公式： (是線圈平面與磁場方向的夾角）. 注意:公式中字母的含義，公式的適用條件及使用圖景. 區(qū)分感應(yīng)電量與感應(yīng)電流，回路中發(fā)生磁通變化時，由于感應(yīng)電場的作用使電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流，在內(nèi)遷移的電量(感應(yīng)電量)為,僅由回路電阻和磁通量的變化量決定,與發(fā)生磁通量變化的時間無關(guān)。因此，當(dāng)用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時,線圈里聚積的感應(yīng)電量相等，但快插與慢插時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流不同,外力做功也不同。②楞次定律： 1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實(shí)驗總結(jié)出：感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 即磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場磁通量變化。 2、當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流時，用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流為磁通量變化。 楞次定律是判斷感應(yīng)電動勢方向的定律,但它是通過感應(yīng)電流方向來表述的.按照這個定律，感應(yīng)電流只能采取這樣一個方向，在這個方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場一定是阻礙引起這個感應(yīng)電流的那個變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡單表達(dá)為：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的變化。所謂阻礙原磁通的變化是指：當(dāng)原磁通增加時，感應(yīng)電流的磁場（或磁通）與原磁通方向相反，阻礙它的增加；當(dāng)原磁通減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁通方向相同，阻礙它的減少.從這里可以看出，正確理解感應(yīng)電流的磁場和原磁通的關(guān)系是理解楞次定律的關(guān)鍵。要注意理解“阻礙"和“變化”這四個字，不能把“阻礙”理解為“阻止”，原磁通如果增加，感應(yīng)電流的磁場只能阻礙它的增加，而不能阻止它的增加,而原磁通還是要增加的。更不能感應(yīng)電流的“磁場"阻礙“原磁通"，尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是:通過感應(yīng)電流的磁場方向和原磁通的方向的相同或相反，來達(dá)到“阻礙"原磁通的“變化”即減或增.楞次定律所反映提這樣一個物理過程：原磁通變化時（原變），產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感），這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題;感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場（感），這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向就決定了感的方向（用安培右手螺旋定則判定）;感阻礙原的變化——這正是楞次定律所解決的問題.這樣一個復(fù)雜的過程,可以用圖表理順如下： 楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，即只要有某種可能的過程使磁通量的變化受到阻礙，閉合電路就會努力實(shí)現(xiàn)這種過程: (1)阻礙原磁通的變化（原始表述）； （2）阻礙相對運(yùn)動，可理解為“來拒去留”，具體表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路或其某些部分可以自由運(yùn)動，則它會以它的運(yùn)動來阻礙穿過路的磁通的變化;若引起原磁通變化為磁體與產(chǎn)生感應(yīng)電流的可動回路發(fā)生相對運(yùn)動，而回路的面積又不可變,則回路得以它的運(yùn)動來阻礙磁體與回路的相對運(yùn)動，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動； （3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢; （4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)。 利用上述規(guī)律分析問題可獨(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。如圖1所示，在O點(diǎn)懸掛一輕質(zhì)導(dǎo)線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導(dǎo)線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動。若按常規(guī)方法,應(yīng)先由楞次定律判斷出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向，再由安培定則確定環(huán)形電流對應(yīng)的磁極，由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來分析：條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方向運(yùn)動.因此環(huán)將向右擺動.顯然，用第二種方法判斷更簡捷。 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟： （1)查明原磁場的方向及磁通量的變化情況； （2）根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向； (3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。 3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。 運(yùn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例,所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡單.反過來,用楞次定律能判定的,并不是用右手定則都能判定出來.如圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強(qiáng),因為看不到切割，用右手定則就難以判定感應(yīng)電流的方向，而用楞次定律就很容易判定。 要注意左手定則與右手定則應(yīng)用的區(qū)別，兩個定則的應(yīng)用可簡單總結(jié)為:“因電而動"用左手，“因動而電”用右手，因果關(guān)系不可混淆。59．互感自感渦流Ⅰ 互感：由于線圈A中電流的變化，它產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化,磁通量的變化在線圈B中激發(fā)了感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫互感.自感現(xiàn)象是指由于導(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。所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。自感系數(shù)簡稱自感或電感，它是反映線圈特性的物理量。線圈越長,單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大，它的自感系數(shù)就越大。另外，有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵心時要大得多。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種,其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問題，如圖2所示，原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)，L與并聯(lián)，其電流分別為,方向都是從左到右。在斷開S的瞬間，燈A中原來的從左向右的電流立即消失,但是燈A與線圈L構(gòu)成一閉合回路,由于L的自感作用,其中的電流不會立即消失,而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時間,在這個時間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過,此時通過燈A的電流是從開始減弱的,如果原來,則在燈A熄滅之前要閃亮一下；如果原來，則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來哪一個大,要由L的直流電阻和A的電阻的大小來決定，如果,如果。 2、由于線圈（導(dǎo)體）本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢叫自感電動勢. 由上例分析可知：自感電動勢總量阻礙線圈(導(dǎo)體）中原電流的變化。 3、自感電動勢的大小跟電流變化率成正比。 L是線圈的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長,單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，有鐵芯則線圈的自感系數(shù)L越大。單位是亨利(H)。 如是線圈的電流每秒鐘變化1A，在線圈可以產(chǎn)生1V的自感電動勢,則線圈的自感系數(shù)為1H.還有毫亨（mH），微亨(H）.渦流及其應(yīng)用1．變壓器在工作時，除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢外，變化的磁通量也會在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流.一般來說，只要空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流2．應(yīng)用:（1)新型爐灶——電磁爐。（2）金屬探測器：飛機(jī)場、火車站安全檢查、掃雷、探礦。60．交變電流描述交變電流的物理量和圖象Ⅰ一、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律： （1）產(chǎn)生：強(qiáng)度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫交流電。 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中,繞垂直于勻強(qiáng)磁場的線圈的對稱軸作勻速轉(zhuǎn)動時，如圖5-1所示，產(chǎn)生正弦(或余弦）交流電動勢。當(dāng)外電路閉合時形成正弦（或余弦）交流電流。圖5—1(2）變化規(guī)律： （1）中性面:與磁力線垂直的平面叫中性面. 線圈平面位于中性面位置時，如圖5—2（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此,感應(yīng)電動勢為零.圖5—2 當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(即線圈平面與磁力線平行時）如圖5—2（C）所示，穿過線圈的磁通量雖然為零,但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此，感應(yīng)電動勢值最大。（伏）(N為匝數(shù)） (2)感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式： 若從中性面開始,感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式：(伏）如圖5—2（B）所示。 感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：(安） 若從線圈平面與磁力線平行開始計時，則感應(yīng)電動勢瞬時值表達(dá)式為：（伏)如圖5—2（D)所示。 感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：（安） 二、表征交流電的物理量: （1）瞬時值、最大值和有效值： 交流電在任一時刻的值叫瞬時值。 瞬時值中最大的值叫最大值又稱峰值。 交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的：讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻，如果二者熱效應(yīng)相等（即在相同時間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量)則此等效的直流電壓，電流值叫做該交流電的電壓,電流有效值。 正弦（或余弦）交流電電動勢的有效值和最大值的關(guān)系為： 交流電壓有效值; 交流電流有效值。 注意:通常交流電表測出的值就是交流電的有效值.用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值。用電器上說明的耐壓值是指最大值。 (2)周期、頻率和角頻率 交流電完成一次周期性變化所需的時間叫周期。以T表示，單位是秒。 交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f表示，單位是赫茲。 周期和頻率互為倒數(shù)，即。 我國市電頻率為50赫茲,周期為0.02秒。 角頻率：單位:弧度/秒交流電的圖象： 圖象如圖5—3所示. 圖象如圖5—4所示。61。正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式Ⅰu=Umsinωti=Imsinωt62．電感和電容對交變電流的影響Ⅰ①電感對交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用感抗表示.低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)Ｌ很大，作用是“通直流,阻交流"；高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)Ｌ很小，作用是“通低頻，阻高頻”．②電容對交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用容抗表示耦合電容,容量較大，隔直流、通交流高頻旁路電容，容量很小，隔直流、阻低頻、通高頻63．變壓器Ⅰ變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。理想變壓器的效率為1,即輸入功率等于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說(如圖5—6），原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。 即 因為有，因而通過原、副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。 即 注意：1．理想變壓器各物理量的決定因素輸入電壓U1決定輸出電壓U2，輸出電流I2決定輸入電流I1，輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到達(dá)到變壓器的最大功率（負(fù)載電阻減小，輸入功率增大；負(fù)載電阻增大，輸入功率減?。?．一個原線圈多個副線圈的理想變壓器的電壓、電流的關(guān)系U1：U2：U3:…=n1：n2:n3:…I1n1=I2n2+I3n3+…因為，即，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導(dǎo)線較細(xì),低電壓的線圈電流大,繞制的導(dǎo)線較粗。上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬時值。（3）電壓互感器和電流互感器電壓互感器是將高電壓變?yōu)榈碗妷?，故其原線圈并聯(lián)在待測高壓電路中；電流互感器是將大電流變?yōu)樾‰娏?故其原線圈串聯(lián)在待測的高電流電路中。 （二)解決變壓器問題的常用方法思路1電壓思路。變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2；當(dāng)變壓器有多個副繞組時U1/n1=U2/n2=U3/n3=……思路2功率思路。理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出,即P1=P2；當(dāng)變壓器有多個副繞組時P1=P2+P3+……思路3電流思路。由I=P/U知,對只有一個副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1；當(dāng)變壓器有多個副繞組時n1I1=n2I2+n3I3+……思路4（變壓器動態(tài)問題)制約思路。（1）電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2U1/n1，可簡述為“原制約副".(2）電流制約:當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=n2I2/n1，可簡述為“副制約原”。（3)負(fù)載制約：①變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù)1+P負(fù)2+…；②變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2=P2/U2；③總功率P總=P線+P2.動態(tài)分析問題的思路程序可表示為:U1P1思路5原理思路。變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化，鐵芯中ΔΦ/Δt相等