物理選修知識點歸納魯科版

1、物理選修3-2知識點歸納(魯科版)第一章 電磁感應第1節(jié)磁生電的探索電磁感應：只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產生電流。國磁通量變化而產生 電流的現象叫做電磁感應，所產生的電流叫做感應的電流。第2節(jié)感應電動勢與電磁感應定律感應電動勢：電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢。電路中感應電動勢的大小與電路中 磁通量變化的快慢有關。法拉第電磁感應定律：電路中感應電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。E = k,左為比例常數。在國際單位制中，感應電動勢E的單位是V,的單位是冊，的單位是s, k = ,上式可以化簡為 =業(yè)。匝線圈的感應電動勢大小為：E = n。磁 & &通量的變化

2、量僅由導線切割磁感線引起時，感應電動勢的公式還可以寫成：E = Blv.第3節(jié)電磁感應定律的應用渦流：將整塊金屬放在變化的磁場中，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，金屬塊內部就產生感應 電流。這種電流在金屬塊內部形成閉合回路,就像旋渦一樣，我們把這種感應電流叫做渦電流(eddy current),簡稱渦流。如圖所示，把絕緣導線繞在塊狀鐵芯上，當交變電流通過導線時，鐵芯中會 產生圖中虛線所示的渦流。在以上實驗中，小鐵鍋的電阻很小，穿過鐵鍋的磁通量變比時產生的 渦流較大，足以使水溫升高；而玻璃杯是絕緣體，電阻很大，不產生渦流。電磁爐：電磁爐的工作原理與渦流有關。如圖所示，當50Hz的交流電流入電磁爐時，

3、經過整 流變?yōu)橹绷麟?，再使其變?yōu)楦哳l電流(2050 kHz)進入爐內的線圈。由于電流的變化頻率較高， 通過鐵質鍋底的磁通量變化率較大，根據電磁感應定律 = AQ/Ar可知，產生的感應電動勢也較 大；鐵質鍋底是整塊導體，電阻很小，所以在鍋底能產生很強的渦電流，使鍋底迅速發(fā)熱，進而 加熱鍋內的食物。與煤氣灶、電飯鍋等炊具相比，電磁爐具有很多優(yōu)點：電磁爐利用渦流使鍋直接發(fā)熱，減 少了能量傳遞的中間環(huán)節(jié)，能大大提高熱效率；電磁爐使用時無煙火，無毒氣、廢氣；電磁爐只 對鐵質鍋具加熱，爐體本身不發(fā)熱.由于以上種種優(yōu)點，電磁爐深受消費者的喜愛，被稱為“綠 色爐具”。渦流既有利，也有害。例如，變壓器、電動機和

4、發(fā)電機的鐵芯常會因渦流損失大量的電能 并導致設備發(fā)熱。感應電量的計算：根據法拉第電磁感應定律，在電磁感應現象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉 合電路中就會產生感應電流。設在時間也內通過導線截面的電量為q,則根據電流定義式I = q/At及法拉第電磁感應定律E = / At ?得:m A(T).q = I Nt = - A?=如果閉合電路是一個單匝線圈(n=l),則q = AO /RoR R上式中n為線圈的匝數，中為磁通量的變化量，R為閉合電路的總電阻?？梢姡陔姶鸥袘F象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產生感應電流， 在時間Ar內通過導線截面的電量q僅由線圈的匝數n

5、、磁通量的變化量和閉合電路的電阻R 決定，與發(fā)生磁通量的變化量的時間無關。因此，要快速求得通過導體橫截面積的電量q,關鍵是正確求得磁通量的變化量中。磁通量的 變化量中是指穿過某一面積末時刻的磁通量中與穿過這一面積初時刻的磁通量中之差，即22AO = O -O o在計算中時，通常只取其絕對值，如果中與中反向，那么中與中的符號相212121反。線圈在勻強磁場中轉動，產生交變電流，在一個周期內穿過線圈的磁通量的變化量!)= 0故通 過線圈的電量q=0o穿過閉合電路磁通量變化的形式一般有下列幾種情況：閉合電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S不變，磁感應強度B發(fā)生變化時，= S ；磁感應強度B不變，閉合

6、電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S發(fā)生變化時，中=礦蜃；磁感應強度B與閉合電路的面積在垂直于磁場方向的分量S均發(fā)生變化時=O -O o21第二章楞次定律和自感現象第1節(jié)感應電流的方向楞次定律：感應電流的磁場，總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，稱為楞次定律。右手定則：伸開右手，讓拇指與其余四指在同一平面內，使拇指與并攏的四指垂直；讓磁感線 垂直穿入手心，使拇指指向導體運動方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向。第2節(jié) 自感自感現象：由導體自身的電流變化所產生的電磁感應現象叫做自感現象。產生感應電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。以上表述是充分必要條件。不論什么情況，只要滿足電路閉合

7、和磁通量發(fā)生變化這兩個條件， 就必然產生感應電流；反之，只要產生了感應電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通 量也一定發(fā)生了變化。磁通量的變化”可能是：導體所圍面積的變化；磁場與導體相對位置的變化；磁場本身強弱的變化；當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，電路中有感應電流產生。這個表 述是充分條件，不是必要的。在導體做切割磁感線運動時用它判定比較方便。感應電流的方向：右手定則大拇指的方向是導體相對磁場的切割磁感線的運動方向，即有可能是導體運動而磁場未動， 也可能是導體未動而磁場運動。四指表示電流方向，對切割磁感線的導體而言也就是感應電動勢的方向，切割磁感線的導體 相當于電源

8、，在電源內部電流從電勢低的負極流向電勢高的正極。右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和電流方向三者的相互垂直關系.自感電動勢：由導體自身電流變化所產生的感應電動勢稱為自感電動勢。感應電動勢產生的條件：穿過電路的磁通量發(fā)生變化。這里不要求閉合。無論電路閉合與 否，只要磁通量變化了，就一定有感應電動勢產生。這好比一個電源：不論外電路是否閉合，電 動勢總是存在的。但只有當外電路閉合時，電路中才會有電流。法拉第電磁感應定律：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即E = k業(yè)，在國際單位制中可以證明其中的k=l,所以有E = 史。對于n匝線圈有E =。在導線切割磁感線產生感應電

9、動勢的情況下，由法拉第電磁感應定律可推出感應電動勢的大小 是：E = BLvsince (a是B與v之間的夾角)。自感：自感系數簡稱自感。第3節(jié)自感現象的應用左手定則與右手定則的應用：明確左手定則和右手定則的實質。左手定則適用于通電導體在磁場中的運動情況，也就是 說適用于電動機，而右手定則適用于電磁感應現象，也就是說適用于發(fā)電機。聯系生產實際，按照習慣人們干活都是先用右手后動左手，記憶應當是“右發(fā)左動”，這樣 對定則的使用會起到很好的幫助作用。第三章交變電流第1節(jié)交變電流的特點交變流電：電流大小和方向隨時間做周期性變化，這種電流稱為交變電流，簡稱交流電。周期：交變電流完成一次周期性變化所需要的

10、時間，叫做交變電流的周期，用符號T表示，在 國際單位制中它的單位是,。周期越大，表示交變電流完成1次周期性變化所需要的時間越長， 也就是變化得越慢。頻率：交變電流在Is內完成周期性變化次數，用符號f表示。國際單位中它的單位是Hz。頻 繁越大，交變電流在單位時間內完成周期性變化的次數越多，變化得越快。周期與頻繁的關系：T=of正弦式交變電流：電流的大小和方向隨之時間按正弦規(guī)律變化，這種電流叫做正弦式交變電流。 正弦式交變電流電壓及交變電流的有效值和峰值之間的關系是：U =虬俐 0.707/ , / = A a 0.707Z交變電流渡過電阻R時在時間r內產生的熱量，可以直接用焦耳定律公式：Q =

11、nRt其中 電流/是有效值。電器元件或設備對電壓或電流有一定的耐受極限，一旦超過這一極限，就會損壞元件設備。 在這種情況下就要老虎交流的最大值而不是有效值。交變電流的變化規(guī)律：(角度為線圈與中性 TOC o 1-5 h z P pF面的夾角算起)e = E sin GW ,其中E = 2nBlv i = = rrsinG)f,又 f 為感應電流的最大值 mmR RR用/表示，則感應電流的瞬時值為：i = I sinw omm第四章遠距離輸電第1節(jié)三相交變電流到我家變壓器：在交流電的傳輸過程中，必須有能升高電壓或降低電壓的設備來滿足各種不同的需要， 這種設備稱為變壓器。原線圈：與電原相連的線圈叫

12、原線圈，或初級線圈，與負載相連的線圈叫副線圈或次級線圈。 原、副線圈的匝數分別用符號和表示。原線圈兩端的電壓又叫輸入電壓，用符號U表示，121副線圈兩端的電壓又叫輸出電壓，用符號U表示。2自耦變壓器：只有一個繞線組的變壓器。自耦變壓器的工作原理和一般的雙繞組變壓器一樣， 原、副邊的電壓比等于匝數比。電功率損失：電流渡過輸電導線時，電流的熱效應會引起電功率的損失。損失的電功率P = I2R , 即在輸電線路上因發(fā)熱而損耗的電功率與電阻成正比，與電流的二次方成正比。電壓損失：導線有電阻，輸電線上有電壓損失(損失的電壓U = IR),使得用電設備兩端的電 壓比供電電壓低。對于交流輸電線路，感抗和容抗

13、也會造成電壓損失。高壓輸電：由P = UI知，在保證輸送電功率尸不變的情況下，必須提高輸送電壓U才能減小電 流/。也就是說，遠距離輸電必須采用高壓輸電。采用高壓輸電的原因：任何導線都有一定的電阻，當電流通過輸電線時，會有一部分電能轉化為內能而損失。線 路越長，電阻越大，這部分能量損失就越多。當發(fā)電站輸出的功率P 一定時，根據公式P=UI 可知，如果提高輸電電壓U,則可減小輸電電流I。根據焦耳定律Q=I2Rt,當電流I減小時，輸 電線上損失的內能將會大大減少。遠距離輸電就是通過升高電壓來減小輸電電流，從而減少線路 上電能損耗的。由于制造高電壓大功率的直流發(fā)電機在技術上難度很大，又無法直接升高直流

14、電電壓，因 此遠距離送電損耗仍很大。同時，采用高電壓輸電，給用戶帶來了極大的安全隱患，而且對用電 器的耐壓要求有所提高，相應的技術要求和制造成本都會上升。為解決這些問題，人們想起了被 冷落多年的交流電。交流電是大小和方向做周期性變化的電流，它很容易實現變壓。變壓器如何改變電壓：在遠距離高壓交流輸電系統(tǒng)中，需要一種能按實際要求將電壓升高或降 低的設備變壓器(1)變壓器是由一個閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈組成的，接電源的線圈叫原線圈(也叫初 級線圈)，接負載的線圈叫副線圈(也叫次級線圈)。發(fā)電機發(fā)出的電壓一般只有幾千伏至十幾千伏，遠距離送電時，需經過升壓變壓器升高電 壓，再用高壓線向外輸送。高壓

15、電到了用電區(qū)，先要進入變電站用降壓變壓器將電壓降低，當電壓降至10kV時，可把 其中一部分電能配送給需要10kV電壓的工廠，其余的則送到低壓變電站，將電壓降到220/380V 后，便可配送給一般用戶。遠距離輸電問題解決以后，一大批大容量的中心發(fā)電站建造了起來，一張張電力網也迅速 擴展開來。電力開始成為工業(yè)的主要動力。在實際應用中，人們常將一個地區(qū)的各種不同電壓的輸配電線路和變電站并網聯合，組成 一個個四通八達的大電網系統(tǒng)。這樣，更有利于電力的合理調度和充分利用，使供電穩(wěn)定，而且 便于電力使用高峰與低谷間的調節(jié)。理想變壓器：理想變壓器的構造、作用、原理及特征：構造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一

16、個閉合鐵芯上構成變壓器.作用：在輸送電能的過程中改變電壓.原理：其工作原理是利用了電磁感應現象.特征：正因為是利用電磁感應現象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改 變交變電壓.理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律.在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U后，由于電磁感應的原因，原、副線圈中都將產生1感應電動勢，根據法拉第電磁感應定律有：E =竺，E =n 2忽略原、副線圈內阻，11 Ar 22 Ar TOC o 1-5 h z 有 U = E) U = E o 1122另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數 都相等，于是又有=O12由此便可得理

17、想變壓器的電壓變化規(guī)律為 4 = 4在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失U n22(一般包括線圈內能量損失和鐵芯內能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”)，有P = P12而P =IU , P =IU于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為UI =U I , J = &11 122 21 12 2 J U21由此可見：理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量 的差別，忽略變壓器自身的能量損耗(實際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數的差別.)理想變壓器的規(guī)律實質上就是法拉第電磁感應定律和能的轉化與守恒定律在上述理想條件下 的新的表現形式。這里要求

18、熟記理想變壓器的兩個基本公式是:4 = ,即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數成正比。U n22P =P ,即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。入 出C,需要特別引起注意的是：只有當變壓器只有一個副線圈工作時，才有：UI =U I , ； = 與112 2 I n21(TJ 變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：P=UI = J /R ,即在輸入電壓確定以1 1 1 )后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數的平方成正比，與原線圈匝數的平方成反比，與副線圈 電路的電阻值成反比。式中的R表示負載電阻的阻值，而不是“負載”?！柏撦d”表示副線圈所接的 用電器的實

19、際功率。實際上，R越大，負載越??；R越小，負載越大。這一點在審題時要特別注/同、o第五章 傳感器及其應用第1節(jié)揭開傳感器的“面紗”傳感器：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉換成電信號的器件或裝置，叫做傳感器。作用：傳感器通常應用在自動測量和自動控制系統(tǒng)中，擔負著信息采集和轉化任務。由于電壓、 電流、電阻、電容和電感等電學量與壓力、位移、速率、加速度、流量、溫度、濃度等非電學量 相比，更加便于儀表顯示和用于自動控制，傳感器通常需要把非電學量轉化為電學量。分類：按傳感器工作原理的不同把傳感器分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器。物理傳感器是利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出待測對象信息的傳感器，如電 容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等。物理傳感器開發(fā)早、發(fā)展快、品種多、應 用廣，目前正向集成化、系列化、智能化方向發(fā)展?；瘜W傳感器是利用化學反應識別和檢測信息的傳感器，如氣敏傳感器、濕敏傳感器等。這 類傳感器很有發(fā)展前途，在環(huán)境保護、火災報警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有極其廣泛的應用。生物傳感器是指利用生物化學反應識別和檢測信息的傳感器，它是由固定生物體材料和適 當轉換器件組合成的系統(tǒng)，如組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器等。生物傳感器與物理傳感器 和化學傳感器的最大區(qū)別在于生物傳感器的感受器中含有生命物質。將生物分子，如蛋白質、核 酸等作為感受器，