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1、汇总物理3-2知识点总结归纳选修3-2知识点一、电磁感应现象 只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化闭合回路中就会产生感应电流如果电路不闭合只会产生感应电动势。 这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应是1831年法拉第发现的。 二、感应电流的产生条件 1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化因此研究磁通量的变,化是关键由磁通量的广义公式中,是B与S的夹角,看磁通量的变化可由面积,BS?sin,的变化引起,可由磁感应强度B的变化引起,可由B与S的夹角的变化引起,也可由B、S、,S,B,中的两个量的变化或三个量的同时变化引起。 2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运
2、动时可以产生感应电动势感应电流这是初中学过的其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。 3、产生感应电动势、感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。 ?三、法拉第电磁感应定律 公式一: 。注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。2),只与穿过电路的磁通量的变化,nt,/率有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无,/t关。,公式中涉及到磁通量的变化量的计算, 对的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场,n,t,B,B垂直的面积S不变, 磁感应强度发生变化, 由, 此时, 此式中的叫磁感应强度的,BS,nS,t,t,B变化率, 若是恒定的, 即
3、磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。2)磁感应强度B ,t不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变,BS?电动势就属这种情况。 , 严格区别磁通量, 磁通量的变化量磁通量的变化率, 磁通量, 表示穿过研究平,B,BS?,t,面的磁感线的条数, 磁通量的变化量, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率表示磁,21,t通量变化的快慢, 公式二: ,Blvsin。要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l B )。,2)为v与B的夹角。l为导体切割磁感线的有效长度(即l为导体实际长度在垂直于B方向上的投影)
4、。 ,Blv 公式一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况, 如何求感应电动势, ,如图1所示, 一长为l的导体杆AC绕A点在纸面内以角速度匀速转动, 转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B, 求AC产生的感应电动势, 显然, AC各部分切割磁感线的速度不相等, vvl,0, 且AC上各点的线速度ACvvv，l ,ACCv,大小与半径成正比, 所以AC切割的速度可用其平均切割速, 22212故。 ,Bl212当长为L的导线以其一端为轴在垂直匀强磁场B的平面内以角速度匀速转,BL,2动时其两端感应电动势为。 ,公式三:面积为S的纸圈共
5、匝在匀强磁场B中以角速度匀速转坳,nBS?,nm其转轴与磁场方向垂直则当线圈平面与磁场方向平行时线圈两端有最大有感应电动势。 ,m如图所示设线框长为L宽为d以转到图示位臵时边垂直磁场方向向纸外运动切割磁感ab,d线速度为,圆运动半径为宽边d的一半,产生感应电动势 v,?2d1,BLvBL?BS端电势高于b端电势。 a221cd,BS 边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动同理产生感应电动热势。端电势高于端ce2电势。 bcb 边边不切割不产生感应电动势(两端等电势则输出端M(N电动势为。,BSaecm如果线圈匝则M端电势高N端电势低。 ,nBS?nm参照俯示图这位臵由于线圈长边是垂直切割磁感线所以
6、有感应电动势最大值如从图示位臵,m,vcos,转过一个角度则圆运动线速度在垂直磁场方向的分量应为则此时线圈的产生感应电动势v,的瞬时值即作最大值.即作最大值方向的投影,nBS?cos,是线圈平面与磁,.cosm场方向的夹角,。 当线圈平面垂直磁场方向时线速度方向与磁场方向平行不切割磁感线感应电动势为零。?总结:计算感应电动势公式: ,如是即时速度，则为即时感应电动势。v,BLv 如是平均速度，则为平均感应电动势。v,t是一段时间，为这段时间内的平均感应电动势。,1,2 ,BL,n2,t,to,，为即时感应电动势。,是线圈平面与磁场方向的夹角,。 ,nBS?cos,，,n?BS?线圈平面与磁场平
7、行时有感应电动势最大值,m ,，,nBS,cos,?瞬时值公式，是线圈平面与磁场方向夹角,注意:区分感应电量与感应电流, 回路中发生磁通变化时, 由于感应电场的作用使电荷发生定向移动nn,qIttt而形成感应电流, 在内迁移的电量(感应电量)为, 仅由回路电阻和,tRRtR,磁通量的变化量决定, 与发生磁通量变化的时间无关。 ?四、楞次定律: 1、1834年德国物理学家楞次通过实验总结出:感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 产生建立阻碍 即磁通量变化感应电流感应电流磁场磁通量变化。 ,2、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时用楞次定律判断感应电流的方向。
8、 楞次定律的内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化。 ?,口诀:增反减同来拒去留近躲离追, 楞次定律也可以理解为:感应电流的效果总是要反抗,或阻碍,产生感应电流的原因即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍闭合电路就会努力实现这种过程: ,1,阻碍原磁通的变化,原始表述, ,2,阻碍相对运动可理解为“来拒去留”具体表现为:若产生感应电流的回路或其某些部分可以自由运动则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化,若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可动回路发生相对运动而回路的面积又不可变则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动而回路将发生与磁体同方向的运动, ,3,使线圈面积
9、有扩大或缩小的趋势, ,4,阻碍原电流的变化,自感现象,。 如图1所示在O点悬挂一轻质导线环拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入判断在插入过程中导环如何运动。若按常规方法应先由楞次定律 判断出环内感应电流的方向再由安培定则确定环形电流对应的磁极由磁极的相互作用确定导线环的运动方向。若直接从感应电流的效果来分析:条形磁铁向环内插入过程中环内磁通量增加环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增加由磁通量减小的方向运动。因此环将向右摆动。显然用第二种方法判断更简捷。 3、当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时用右手定则可判定感应电流的方向。 运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例
10、所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的一定也能用楞次定律判定只是不少情况下不如用右手定则判定的方便简单。反过来用楞次定律能判定的并不是用右手定则都能判定出来。如图2所示闭合图形导线中的磁场逐渐增强因为看不到切割用右手定则就难以判定感应电流的方向而用楞次定律 就很容易判定。 ,“因电而动”用左手“因动而电”用右手, 五、互感 自感 涡流 1、互感:由于线圈A中电流的变化它产生的磁通量发生变化磁通量的变化在线圈B中激发了感应电动势。这种现象叫互感。 2、自感:由于线圈,导体,本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生感应电动势叫自感电动势。 自感现象分
11、通电自感和断电自感两种, 其中断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”的问题, 如图2所示, 原来电路闭合处于稳定状态, L与并联, 其电流分别为, 方向都是从左到右。在LII和ALA断开S的瞬间, 灯A中原来的从左向右的电流立即消失, 但是灯A与线圈L构成一闭合回路, 由于LIA的自感作用, 其中的电流 IL不会立即消失, 而是在回路中逐断减弱维持暂短的时间, 在这个时间内灯A中有从右向左的电流通过, 此时通过灯A的电流是从开始减弱的, 如果原来, 则在灯AIII,LLA熄灭之前要闪亮一下; 如果原来, 则灯是逐断熄灭不再闪亮一AII,LA下。原来哪一个大, 要由L的直流电阻和A的电阻的
12、大小RRII和LALA来决定, 如果, 如果。 RRII,，RRII,，则LALALALA由上例分析可知:自感电动势总量阻碍线圈,导体,中原电流的变化。自感电动势的大小跟电流变化率成正比。 ,I,L 自,tL是线圈的自感系数是线圈自身性质线圈越长单位长度上的匝数越多截面积越大有铁芯则线圈的自感系数L越大。单位是亨利,H,。 3、涡流及其应用 1(变压器在工作时除了在原、副线圈产生感应电动势外变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。一般来说只要空间有变化的磁通量其中的导体就会产生感应电流我们把这种感应电流叫做涡流2(应用: ,1,新型炉灶电磁炉。 ,2,金属探测器:飞机场、火车站安全检查、扫雷、探
13、矿。 ?六、交变电流 描述交变电流的物理量和图象 一,交流电的产生及变化规律: ,1,产生:强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时如图51所示产生正弦,或余弦,交流电动势。当外电路闭合时形成正弦,或余弦,交流电流。 图51 ,2,变化规律: ,1,中性面:与磁力线垂直的平面叫中性面。 线圈平面位于中性面位臵时如图52,A,所示穿过线圈的磁通量最大但磁通量变化率为零。因此感应电动势为零 。 图52 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位臵时,即线圈平面与磁力线平行时,如图52,C,所示穿过线圈的磁通量虽然为零但线圈平面内磁通量变
14、化率最大。因此感应电动势值最大。 ,伏, ,N为匝数, ,2?NBlvNBSm,2,感应电动势瞬时值表达式: 若从中性面开始感应电动势的瞬时值表达式:,伏,如图52,B,所示。et,?sinm感应电流瞬时值表达式:,安, iIt,?sin,m若从线圈平面与磁力线平行开始计时则感应电动势瞬时值表达式为:,伏,如图et,?cosm52,D,所示。 感应电流瞬时值表达式:,安, iIt,?cos,m二,表征交流电的物理量: ,1,瞬时值、最大值和有效值: 交流电的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻如果二者热效应相等,即在相同时间内产生相等的热量,则此等效的直流电
15、压电流值叫做该交流电的电压电流有效值。 ,0707.，m, 正弦,或余弦,交流电电动势的有效值和最大值的关系为:, ,m2m?交流电压有效值, 交流电流有效值。 ,0707.,0707.UUII，mm?注意:通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电器上说明的耐压值是指最大值。 ,2,周期、频率和角频率 交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。以T表示单位是秒。 交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。以f表示单位是赫兹。 1 周期和频率互为倒数即。 T,f我国市电频率为50赫兹周期为0.02秒。 2,角频率: 单位:弧度/秒 ,2,fT交流电的图象:
16、 图象如图53所示。 et,?sinm图象如图54所示。 et,?cosm三,正弦交变电流的函数表达式 u=Usint mi=Isint m七、电感和电容对交变电流的影响 ?电感对交变电流有阻碍作用阻碍作用大小用感抗表示。 低频扼流圈线圈的自感系数,很大作用是“通直流阻交流”, 高频扼流圈线圈的自感系数,很小作用是“通低频阻高频”( ?电容对交变电流有阻碍作用阻碍作用大小用容抗表示 耦合电容容量较大隔直流、通交流 高频旁路电容容量很小隔直流、阻低频、通高频 ?八、变压器 一,理想变压器的效率为1即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说,如图56,原、副线圈上的电压与它们的匝数成
17、正。 Un11 即 ,Un22因为有因而通过原、副线圈UIUI?,1122的电流强度与它们的匝数成反比。 In12 即 ,In21?注意:1、理想变压器各物理量的决定因素 输入电压U决定输出电压U输出电流I决定输入电流I输入功率随输出功率的变化而变化直到1221达到变压器的最大功率,负载电阻减小输入功率增大,负载电阻增大输入功率减小,。 2、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流的关系 U:U:U:=n:n:n: In=In+In+ 123123112233PP,因为即所以变压器中高压线圈电流小绕臸的导线较细低电压的UIUI?,入出1122线圈电流大绕臸的导线较粗。 上述各公式中的I、U
18、、P均指有效值不能用瞬时值。 3、解决变压器问题的常用方法 动态分析问题的思路程序可表示为: UUn211I,2RUn,PP(IUIU)PIU负载121122111UP 1221,I,U,I122决定决定决定决定?二,电能的输送 由于送电的导线有电阻远距离送电时线路上损失电能较多。 在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下提高送电电压减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。 线路中电流强度I和损失电功率计算式如下: P输2 I,PIR?损线U2U出出U注意:送电导线上损失的电功率不能用求因为不是全部降落在导线上。 P,出损R线九、传感器的及其工作原理 有一些元件它能够感受诸如力、温度
19、、光、声、化学成分等非电学量并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是:把非电学量转换为电学量以后就可以很方便地进行测量、传输、处理和控臸了。 光敏电阻在光照射下电阻变化的原因:有些物质例如硫化镉是一种半导体材料无光照时载流子极少导电性能不好,随着光照的增强载流子增多导电性变好。光照越强光敏电阻阻值越小。8.直线与圆的位置关系金属导体的电阻随温度的升高而增大热敏电阻的阻值随温度的升高而减小且阻值随温度变化非常明显。 |a|的越大，抛物线的开口程度越小，越靠近对称轴y轴，y随x增长（或下降）速度越快；金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这
20、个热学量转换为电阻这个电学量金属热电阻的化学稳定性好测温范围大但灵敏度较差。 十、传感器的应用 4、在教师的具体指导和组织下，能够实事求事地批评自己、评价他人。1(光敏电阻 2. 图像性质：2(热敏电阻和金属热电阻 3(电容式位移传感器 3. 圆的对称性:4(力传感器将力信号转化为电流信号的元件。1、开展一帮一活动，让优秀学生带动后进生，促使他们的转化。5(霍尔元件 (1)相交: 直线与圆有两个公共点时,叫做直线和圆相交,这时直线叫做圆的割线.霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。 外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力在导体板的一侧聚集在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷从
21、而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力当静电力与洛伦兹力达函数的取值范围是全体实数；执行机构 到平衡时导体板左右两例会形成稳定的电压被称为霍尔IB显示器 UUk电势差或霍尔电压( ，,放大HH,指针式电表 电路传感器 d, 转换,数字屏1(传感器应用的一般模式 ,2(传感器应用: 计算机系统 力传感器的应用电子秤 声传感器的应用话筒 温度传感器的应用电熨斗、电饭锅、测温仪 5、能掌握一些常见的数量关系和应用题的解答方法，逐步提高解答应用题的能力。光传感器的应用鼠标器、火灾报警器 7、每学完一个单元的内容，做到及时复习，及时考核，这样可以及时了解学生对知识的掌握情况，以便及时补差补漏。传感器的应用实例:1(光控开关2(温度报警器