高中人教版物理選修32知識點及公式(非常齊全)

1、物理選修3-2知識點總結(jié)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象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。二、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件1、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 e = B-Ssin9 （8是B與S的夾角）看，磁通量的變化戶可由面積的變化AS引起；可由磁感應(yīng)強度B的變化AB引起；可由B與S的夾角9的變化A8引起；也可由B、S、8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

2、線運動時，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：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。三、法拉第電磁感應(yīng)定律公式一："nA®/ At。注意：1）該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動勢。2）名只與穿過電路的磁通量的變化率Ae/用有關(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)。公式君=n等中涉及到磁通量的變化量©的計算，對戶的計算，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)強度發(fā)牛變化，由M=ABS,此時"nBs,此式中的t空叫磁感應(yīng)強度的變

3、化率，若蛆是恒定的，即磁場變化是均勻的，那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動t.4勢是恒定電動勢。2）磁感應(yīng)強度 B不變，回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化 ，則巾二B AS,線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(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 明 磁通量的變化量弧磁通量的變化率 "，磁通量e = B-S,表示穿 二t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 的變化率號表示磁通量變化的快慢， 公式二：w=Blvsin日。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（l，B）。2）8為丫與8的夾角。1為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度（即l為導(dǎo)體實際長

4、度在垂 直于B方向上的投影）。公式w = Blv 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)-V jc jc x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？心甚如圖1所示，一長為l的導(dǎo)體桿ACS A點在紙面內(nèi)以角速度與勻速轉(zhuǎn)動，乂 * 彩氣 轉(zhuǎn)動的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,求AC產(chǎn)生一的感應(yīng)電動勢，顯然，AC各部分切割磁感線的速度不相等， 圖1va=0,vc=",且AC上各點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丫=注*=上=趙，故wb®2。222212& = BL% 當(dāng)長為L的導(dǎo)線，以其一端為軸，在垂

5、直勻強磁場 B的平面內(nèi)，以角速 2度與勻速轉(zhuǎn)動時，其兩端感應(yīng)電動勢為 8。公式三：m =n . B S 切面積為S的紙圈，共n匝，在勻強磁場B中，以角速度o 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)電動勢而。如圖所示，設(shè)線框長為L,寬為d,以co轉(zhuǎn)到圖示位置時，ab邊垂直磁場方向向紙外運動， 切割磁感線，速度為v=® d （圓運動半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2d 1w = BL,v = BL,s 一 = BS , cc , a場電勢同于b場電勢。22（右圖的俯示圖）cd邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運動,高于e端電勢。bc邊，ae邊不

6、切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,1同理產(chǎn)生感應(yīng)電動熱勢e = BS勵。c端電勢 2b. c兩端等電勢，則輸出端 M N電動勢為6m = BS6。如果線圈n匝，則% = n B S 0 , 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9,則圓運動線速度v,在垂直磁場方向的分量應(yīng)為vcosQ,則此時 線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值即作最大值君=名m.cos9 .即作最大值方向的投影，w=n B S® cosQ （日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

7、?？偨Y(jié)：計算感應(yīng)電動勢公式：/如v是即時速度，則&為即時感應(yīng)電動勢。BLv如丫是平均速度，則&為平均感應(yīng)電動勢。 4/t是一段時間，8為這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。_1 2Jn£AtT o,為即時感應(yīng)電動勢。2 0w = n B Sco cos6 （日是線圈平面與磁場方向的夾角）。mm =nBS©除圈平面與磁場平行時 有感應(yīng)電動勢最大值）產(chǎn)=360cose（瞬時值公式，呢線圈平面與磁場方向 夾角）注意：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q=IAt=-At=

8、 At=,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 R R t R時間無關(guān)。四、楞次定律：1、1834年德國物理學(xué)家楞次通過實驗總結(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。即磁通量變化一亢生T感應(yīng)電流一叁五T感應(yīng)電流磁場一幽T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。 （口訣：增反減同，來拒去留，近躲離追）電磁感應(yīng)閉合電路電流磁效應(yīng)片變一L 岳吸L1感 I > 感阻礙變化楞次定律楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或

9、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動，則它會以它的運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)生相對運動，而回路的面積又不可變，則回路得以它的 運動來阻礙磁體與回路的相對運動，而回路將發(fā)生與磁體同方向的運動；（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）。如圖1所示，在。點懸掛一輕質(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

10、入，判斷在插入過程中導(dǎo)環(huán)如何運動。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動。因此環(huán)將向右擺動。顯然，用第二種方法判斷更簡捷。3、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向 運動切割產(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 （-<B 定也能用楞次定律判定

11、，只是不少情況下，不如用右手定則判定的方便簡 （父乂家） 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 V2S7圖2所示，閉合圖形導(dǎo)線中的磁場逐漸增強，因為看不到切割，用右手定 圖2 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。（“因電而動”用左手，“因動而電”用右手）五、互感自感渦流1、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。2、自感：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。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

12、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La并聯(lián)，其電流分別為Il和Ia，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I a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Il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Il開始減弱的，如果原來IlAIa,則在燈A熄滅之前要閃亮一下；如果原來IlIa,則 燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來Il和1A哪一個大，要由L 的直流電阻RL和A的電阻RA的大小來決定，如果Rl 之Ra,貝Wl Mi a,如果 Rl

13、<Ra, I L AIa。由上例分析可知：自感電動勢總量阻礙線圈（導(dǎo)體）中原電流的變化自感電動勢的大小跟電流變化率成正比,I&臼 -LAtL是線圈的自感系數(shù), 有鐵芯則線圈的自感系數(shù)3、渦流及其應(yīng)用1.變壓器在工作時,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, L越大。單位是亨利(H)。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)新型爐灶一一電磁爐。(2)金屬探測器：飛機場、火車站安全檢查、掃雷、探礦。六、交變電流描述交變電流的物

14、理量和圖象一)交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律：(1)產(chǎn)生：強度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫交流電。矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于勻強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51(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52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)

15、電動勢值 最大。=2NB1v=NBeS （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：e=&m - sino t （伏）如圖52 （B）所示。感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：i = Im sin® t （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：e=m - 8ss t（伏）如圖5-2 （D）所示。感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式：i = Im coss t （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

16、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。U = 0.707 ；m正弦（或余弦）交流電電動勢的有效值 e和最大值8m的關(guān)系為:交流電壓有效值U =0.707Um；交流電流有效值I =0.707I m。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T=:。我國市電頻率為50赫茲，周期為0.02秒。-2二角頻率缶：0 =

17、2可單包：弧度/秒 T交流電的圖象：e = 8m sin仍t圖象如圖53所小。e = &m cos® t圖象如圖54所小。圖53圖5三）正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式 u=Usin t i=I msin t七、電感和電容對交變電流的影響電感對交變電流有阻礙作用, 低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù) 高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù) 電容對交變電流有阻礙作用， 耦合電容，容量較大，隔直流、阻礙作用大小用感抗表示。L很大，作用是“通直流，阻交流”;L很小，作用是“通低頻，阻高頻”.阻礙作用大小用容抗表示通交流高頻旁路電容，容量很小，隔直流、阻低頻、通高頻八、變壓器）理想變壓器的效率為1,即輸入功率等

18、于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖56）,原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。即U1U2nin2因為有Ui Ii =U2 T2,因而通過原、,線圈的電流強度與它們的匝數(shù)成反比。即上=n2I2 ni注意：1、理想變壓器各物理量的決定因素輸入電壓 U決定輸出電壓 U2，輸出電流 I 2決定輸入電流 IJ，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 率減小）。2、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Ui： U2: U3:小:n2： %:I ini=I 2n2+13%+因為P入=P出，即U1 Il =U2 I

19、2,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、解決變壓器問題的常用方法動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：U1 =niI =_U2_Ui U 2 n2 juR負(fù)載 、i P =9(-5 = I2U 2)、i P = I1U1 、P1決定2 決定 2決定1 決定二）電能的輸送由于送電的導(dǎo)線有電阻，遠(yuǎn)距離送電時，線路上損失電能較多。在輸送的電功率和送電導(dǎo)線電阻一定的條件下，提高送電電壓，減小送電電流強度可以 達(dá)到減少線路上電能損失的目的。線路中電流強度I和損失電功率計算式如下：P輸I =U；注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用U2P損求，因為U出不是全部降落在導(dǎo)線上。R線九、傳感器的及其工作原理光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、 一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為