選修3-2知識點

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Ⅱ

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??B·Ssin?（?是B與S的夾角）看，磁通量的變化??可由面積的變化?S引起,；可由磁感應(yīng)強度B的變化?B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體在磁場中作切割磁感線運動時，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,。

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,。

BLv——當長L的導線，以速度v,，在勻強磁場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)電流強度為I，MN間電動勢為?,，則MN受向左的安培力F?BIL,，要保持MN以v勻速向右運動，所施外力F'?F?BIL,，當行進位移為S時,，外力功W?BI·L·S?BILv·t。t為所用時間,。

而在t時間內(nèi),，電流做功W'?I·?·t，據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,，

W'?W,，則I·?·t?BILv·t。

∴??BIv,，M點電勢高,，N點電勢低。

此公式使用條件是B,、I,、v方向相互垂直，如不垂直,，則向垂直方向作投影,。 ??n·

t

，

公式 ??n??/?t,。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

/?t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)與材料等因素無關(guān)。公式二: ??Blvsin?,。要注意: 1)該式通常用于導體切割磁感線時, 且導線與磁感線互相垂直(l?B ),。

2)?為v與B的夾角。l為導體切割磁感線的有效長度(即l為導體實際長度在垂直于B方向上的投影),。

公式??n

t

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

B?t

S

磁場垂直的面積S不變, 磁感應(yīng)強度發(fā)生變化, 由????BS, 此時??n度的變化率, 若

B?t

, 此式中的

B?t

叫磁感應(yīng)強

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

度B 不變, 回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化, 則???B·?S, 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,。

1

嚴格區(qū)別磁通量?, 磁通量的變化量??B磁通量的變化率

t

, 磁通量??B·S, 表示穿過研究平

t

面的磁感線的條數(shù), 磁通量的變化量????2??1, 表示磁通量變化的多少, 磁通量的變化率通量變化的快慢,   公式??Blv一般用于導體各部分切割磁感線的速度相同, 對有些導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的導體桿AC繞A點在紙面內(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磁場, 磁感應(yīng)強度為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, vA?0,vC??l, 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v?故??

12B?l

2

表示磁

vA?vC

2

vC2

l2

,

,。

（超經(jīng)典的,，我們有次考試考到過關(guān)于這個、）

12

BL?——當長為L的導線,，以其一端為軸,，在垂直勻強磁場B

2

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導線長L,，以O(shè)端為軸,，以?角速度勻速轉(zhuǎn)動一周，所用

2?

時間?t?,，描過面積?S??L2,，（認為面積變化由0增到?L2）則磁通

變化???B·?L。

t

B?L

2

2

在AO間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢???

2?/?

12

BL?且用右手定則制定A端電勢高,，O端電勢低,。

2

m?n·B·S·?——面積為S的紙圈，共n匝,，在勻強磁場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?m。

如圖所示,，設(shè)線框長為L,，寬為d，以?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

d2

線，速度為v??·（圓運動半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

d2?12

BS·?,，a端電勢高于b端電勢,。

BL·v?BL·?·

cd邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運動，同理產(chǎn)生感應(yīng)電動熱勢??

12

BS?,。c端電勢高于e端

2

電勢,。

bc邊，ae邊不切割，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,，b．c兩端等電勢,，則輸出端M．N電動勢為?m?BS?。如果線圈n匝,，則?m?n·B·S·?，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?m,，如從圖示位置

轉(zhuǎn)過一個角度?，則圓運動線速度v,，在垂直磁場方向的分量應(yīng)為vcos?,，則此時線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值即作最大值???m.cos?.即作最大值方向的投影，??n·B·S?·cos?（?是線圈平面與磁場方向的夾角）,。

當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：

BLv

如v是即時速度，則?為即時感應(yīng)電動勢,。如v是平均速度,，則?為平均感應(yīng)電動勢。

n

t

t是一段時間,，?為這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢,。?t?o，為即時感應(yīng)電動勢,。

12

BL?

2

,。 ??n·B·S?·cos?（?是線圈平面與磁場方向的夾角）·BS·??線圈平面與磁場平行時有感應(yīng)電動勢最大值??m?n

·B·S·?·cos??瞬時值公式，?是線圈平面與磁場方向???n

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?t內(nèi)遷移的電量(感應(yīng)電量)為

n??n??

q?I?t??t??t?, 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

R

R?t

R

關(guān)。因此, 當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????感應(yīng)電流????感應(yīng)電流磁場????磁通量變化,。 2、當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,。

產(chǎn)生

建立

阻礙

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,。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,，來達到“阻礙”原磁通的“變化”即減或增。,。這樣一個復雜的過程,，可以用圖表理順如下：

（這個不太好理解、不過很好用 口訣：增縮減擴,，來拒去留）

3

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)律分析問題可獨辟蹊徑，達到快速準確的效果,。如圖1所示,，在O點懸掛一輕質(zhì)導線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導線環(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。  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,、當閉合電路中的一部分導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,，閉合圖形導線中的磁場逐漸增強，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。    （“因電而動”用左手,，“因動而電”用右手）  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IA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

4

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IL?IA, 則在燈A熄滅之前要閃亮一下; 如果原來IL?IA, 則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來IL和IA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?RA,，則IL?IA, 如果RL?RA,，IL?IA。

2,、由于線圈（導體）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,。

自?L

I?t

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 。

5

角頻率?：??

2?T

2?f  單位：弧度/秒

交流電的圖象：

61,。正弦交變電流的函數(shù)表達式Ⅰ

u=Umsinωt i=Imsinωt

62．電感和電容對交變電流的影響Ⅰ

①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

U1U2

n1n2

e??m·sin?t圖象如圖5—3所示。 e??m·cos?t圖象如圖5—4所示,。

因為有U1·I1?U2·I2,，因而通過原、副線圈

的電流強度與它們的匝數(shù)成反比,。

即

I1I2

n2n1

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到變壓器的最大功率（負載電阻減小,，輸入功率增大,；負載電阻增大，輸入功率減?。?。

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

U1:U2:U3:…=n1:n2:n3:…         I1n1=I2n2+I3n3+…

因為P入?P出，即U1·I1?U2·I2,，所以變壓器中高壓線圈電流小,，繞制的導線較細，低電壓的

線圈電流大,，繞制的導線較粗,。

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‰娏鳎势湓€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）負載制約：①變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定,，P2=P的電流I2由用戶負載及電壓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：

Un21I?

2RUnP1?P2(I1U1?I2U2)P1?I1U1

負載22????????U???????I??????????I????

122決定決定決定決定U1?

負1

+P

負2

+…,；②變壓器副線圈中

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；當遇到“器時有

ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,，

此式適用于交流電或電壓（電流）變化的直流電,，但不適用于穩(wěn)壓或恒定電流的情況.

64．電能的輸送Ⅰ

”型變壓

由于送電的導線有電阻，遠距離送電時,，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： I?

P輸U出

P損?I·R線

U出R線

2

2

注意：送電導線上損失的電功率，不能用P損?65．傳感器的及其工作原理Ⅰ

求,，因為U出不是全部降落在導線上,。

有一些元件它能夠感受諸如力、溫度,、光,、聲、化學成分等非電學量,，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓,、電流等電學量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷,。我們把這種元件叫做傳感器,。它的優(yōu)點是：把非電學量

轉(zhuǎn)換為電學量以后，就可以很方便地進行測量,、傳輸,、處理和控制了,。

光敏電阻在光照射下電阻變化的原因：有些物質(zhì),，例如硫化鎘，是一種半導體材料,，無光照時,，載流子極少，導電性能不好,；隨著光照的增強,，載流子增多，導電性變好,。光照越強,，光敏電阻阻值越小。

金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大,，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,，且阻值隨溫度變化非常明顯,。

金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量，金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好,，測溫范圍大,，但靈敏度較差。 66．傳感器的應(yīng)用Ⅰ

1．光敏電阻

2．熱敏電阻和金屬熱電阻  3．電容式位移傳感器

4．力傳感器————將力信號轉(zhuǎn)化為電流信號的元件,。 5．霍爾元件

霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個磁學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量的元件,。

外部磁場使運動的載流子受到洛倫茲力，在導體板的一側(cè)聚集,，在導體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的另一種電荷,，從而形成橫向電場；橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時,，導體板左右兩例會形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢差或霍爾電壓UH,，UH?k

1．傳感器應(yīng)用的一般模式 2．傳感器應(yīng)用：

力傳感器的應(yīng)用——電子秤

聲傳感器的應(yīng)用——話筒

溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗,、電飯鍋、測溫儀 光傳感器的應(yīng)用——鼠標器,、火災報警器 傳感器的應(yīng)用實例：1．光控開關(guān)2．溫度報警器

這一次我整理的物理3-2知識點呢,，比較全面，你可以抽空看看,，對你復習很有幫助,，然后，還有一點,，千萬不要把眼光只停留在現(xiàn)在,，我們應(yīng)該看的是高考，所以你要努力好好地學習物理,，就算你多么討厭物理這門學科,，你也一定要學好，為了自己,、

IBd

執(zhí)行機構(gòu)

顯示器

傳感器放大轉(zhuǎn)換

電路

．

指針式電表?

數(shù)字屏?????

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