目錄高中物理電磁感應(yīng)題型總結(jié) 高中物理電磁感應(yīng)思維導(dǎo)圖 高中物理電磁感應(yīng)專題 高中物理磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 高中電磁感應(yīng)大題知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
物理(選修3-2)
第1章 電磁感應(yīng)
1、1820年,丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁感應(yīng)(電生磁)。
1831年,英國(guó)科學(xué)家法拉第實(shí)驗(yàn)成功磁生電,發(fā)現(xiàn)了(磁生電)。引領(lǐng)人類進(jìn)電器時(shí)代。
2、電磁感應(yīng):因磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。
3、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):在電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。(電源內(nèi)部電流從低→高),
4、法拉第電磁感應(yīng)定律:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)這一電路的磁通量變化率城正比,這--。
E=nΔφ/Δt (n匝線圈可以看成由n個(gè)單匝線圈串聯(lián)組成) (用于磁通量變化而產(chǎn)生E)
E=Δφ/Δt=ΔBS/Δt=BΔS/Δt=BLVΔt/Δt=BLVsinθ (θ是v與B夾角) (用于切割磁力線而產(chǎn)生E)
5、電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用
渦流:將整塊金屬放在變化磁場(chǎng)中而產(chǎn)生感應(yīng)電流,像漩渦一樣電流叫渦流。(電磁爐、磁卡、動(dòng)圈式話)
渦流負(fù)面問(wèn)題:能使變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的鐵芯因渦流而損失電能.
第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象
6、楞次定律:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,這就是楞次定律。(N對(duì)N,S對(duì)S)
外力要克服磁體和線圈之間的斥(引)力做功,使外界其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。
電磁阻尼的應(yīng)用:磁電式表頭上的應(yīng)用,是指針很快穩(wěn)定。
7、右手定則:是為了便于記憶而定的。原則上都要用楞次定律來(lái)判斷。
8、自感現(xiàn)象:由導(dǎo)體自身的電流變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。
E=LΔI/Δt (自感系數(shù)L與線圈形狀、面積、長(zhǎng)短、匝數(shù)),日光燈:?jiǎn)⑤x器(斷通)鎮(zhèn)流器:自感
9、自感應(yīng)用:感應(yīng)圈(低唯孫襪壓直流獲高壓)、自感線圈(電磁波)、電焊機(jī)、家用電器
第3章 交變電流
10、有效值:交流電等效于直流電的效果(產(chǎn)生熱量)數(shù)值就是有效值,U=0.707Um
11、交流發(fā)電機(jī):原理閉合線圈在磁場(chǎng)中繞固定軸旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。一周感應(yīng)電流方向改變2次。
E=n2BL1Vsinωt=n2BL1ωRsinωt=nBSωsinωt ,(最大值Em=nBSω)
T=2π/ω=1/f即ω=2π/T=2πf
12、電容、電感
電容:隔直流通交流;容抗Xc=1/2πfc (阻低頻、通高頻);感抗XL=2πfL(阻交流,通直流)
(1) 低頻扼流圈(阻交流,通直流)(2)高頻扼流圈(阻高指激頻,通低頻)
13、變壓器:U1/U2=n1/n2,對(duì)理想變壓器,P入=P出,I1/I2=n2/n1(只適應(yīng)于單組變壓)
多組時(shí)n1I1=n2I2+n3I3+…。 P=P線+P用,功率損失率=電壓損失率
14、高壓直流輸電:整流器(交流→直流),逆流器(直流→交流)
解題要點(diǎn):
1、當(dāng)B=5-0.2t時(shí),ΔB/Δt=0.2,即可求出E=ΔBS/Δt,注t=0時(shí)B=5v
(線圈不動(dòng),磁場(chǎng)不動(dòng),ΔB/Δt≠0,仍有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),或感應(yīng)電流)
15、上學(xué)期物理公式
(1)電場(chǎng)力做功:W=Uq (U指ab兩點(diǎn)電壓差),電功=UIt
(2)電容C=Q/U=εs/4πkd 電流I=Q/t, 即Q=IΔt=Et/R=ΔΦΔt/ΔtR=ΔΦ/R=ΔBS/R
(3)磁場(chǎng),圓周運(yùn)動(dòng)半徑r=mv/qB,T=2πm/qB
物理選修(3-4)
一、機(jī)械振動(dòng)
1、機(jī)械振動(dòng):物體在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng),(一切發(fā)聲物體都在震動(dòng))(總是指向平衡位置的力叫回復(fù)力)
2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng):把加速度大小與位移成正比,加速度的方向與位移方向相反特征的運(yùn)動(dòng),稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
彈簧振子的運(yùn)動(dòng):a=F/m=-kx/m (F=-kx,彈性勢(shì)能Ek=1/2*kx2 (整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒)
3、振動(dòng)的特征:振幅(A);周期(T),頻率(f),T=1/f(振幅反映了震動(dòng)凱饑的強(qiáng)弱,周期反映了振動(dòng)的快慢)
自由狀態(tài)下,T與A無(wú)關(guān)。周期有本身性質(zhì)決定的。跟是否振動(dòng)無(wú)關(guān)。
4、 位移公式x=Asinωt (圖)(ω= 2π/T),T=2π√m/k=2π√L/g
5、振動(dòng)圖:X—t的關(guān)系圖
6、單擺運(yùn)動(dòng)(θ<5)T=2π√L/g, (惠更斯)計(jì)算加速度
7、阻尼振動(dòng):機(jī)械能不斷減少,振幅也不斷減少
8、受迫振動(dòng):頻率(周期)=驅(qū)動(dòng)力的頻率(周期),與固有無(wú)關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率接近固有頻率是A最大。共振
9、共振:魚(yú)洗共振,吉他、音箱,二胡等
二、機(jī)械波
1、 機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播。(水波,聲波)(橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直傳播方向,從波:同向)
機(jī)械波(v=λ/T),λ由振源和介質(zhì)共同決定的,故不同介質(zhì)傳播速率不同。
2、 電磁波(橫波):傳播時(shí)不需要介質(zhì)的播叫電磁波(光波、無(wú)線電波)
3、 波形圖(繩子):y—x,是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)位置圖,
例題一:如圖所示,從某時(shí)刻t=0開(kāi)始時(shí),甲圖為一列簡(jiǎn)諧橫波經(jīng)1/4周期的部分波形圖,乙圖是這列波中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖( AC )
A. 若波沿x軸正方向傳播,圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像
B. 若波沿x軸正方向傳播,圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)圖像
C. 若波沿x軸負(fù)方向傳播,圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)圖像
D.若波沿x軸負(fù)方向傳播,圖乙可能為質(zhì)點(diǎn)D的振動(dòng)圖像
4、 波的反射:波遇障礙返回繼續(xù)傳播。(入射角=反射角)
5、 波的折射:sini/sinr=v1/v2
6、 波的干涉:只有頻率和振動(dòng)方向相同的波才能相互干涉。(水波、聲波、光波、電磁波)
7、 波的衍射:障礙物接近λ,
8、 多普勒效應(yīng):是生源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng),接收到的f發(fā)生變化。(f大,聲音高)
三、電磁波
1、電磁振蕩:放電(電場(chǎng)能→磁場(chǎng)能,Q=0時(shí)I最大);充電(磁場(chǎng)能→電場(chǎng)能,I↓,I=0,Q最大)
T=2π√LC a、均勻變化的磁(電)場(chǎng)→產(chǎn)生穩(wěn)定電(磁)場(chǎng)。U=nsΔB/Δt,E=U/d
b、周期變化的磁(電)場(chǎng)→周期變化電(磁)場(chǎng)
2、麥克斯韋預(yù)言:變化的磁(電)場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生電(磁)場(chǎng)。赫茲實(shí)驗(yàn)。
3、電磁波發(fā)射(開(kāi)放電容);電磁波傳播(地波、天波、空間波)
4電磁波譜:無(wú)線電波→紅外線→可見(jiàn)光→紫外線→X線→γ線(λ↓)
紅→橙→黃→綠→藍(lán)→青→紫(λ依次減小) (紅外線熱效應(yīng),紫外線殺菌)
四、幾何光學(xué)
1、sini/sinr=v1/v2=λ1/λ2=n21=n2/n1(荷蘭斯涅耳定律)(任何介質(zhì)的折射率n>1)
2、紅光的v最大,n最小;紫光v最小,n最大。(光色不同n不同;介質(zhì)不同n也不同)
3、全反射:sinC=1/n(從光密→光疏)(C為剛反射時(shí)的臨界角)
4、光導(dǎo)纖維:丁達(dá)爾實(shí)驗(yàn)。原理:全反射。
5光的干涉:條件(頻率、振動(dòng)方向、相位差相同)Δy=l/d*λ (雙縫試驗(yàn))(測(cè)定波長(zhǎng))
P點(diǎn)到s1s2的距離=nλ(n為整數(shù))為明條紋,=(2n+1)(1/2λ)為暗條紋。(半波長(zhǎng)奇數(shù)倍)
肥皂泡、油膜、測(cè)試玻璃平整度,鏡頭上增透膜都是干涉現(xiàn)象。
6、光的衍射:障礙物或孔的尺寸接近λ時(shí),就能發(fā)生衍射。(泊松亮斑)顯微鏡(λ↓排衍射)光柵
7、偏振現(xiàn)象:橫波只沿著某一特定的方向振動(dòng),就叫偏振。(光波屬于電磁波)
(立體電影,偏振鏡;拍攝時(shí)物體的反光是偏振光,檢查應(yīng)力的分布,用于地震預(yù)測(cè))
五、激光:(特點(diǎn):頻率、相位、偏振方向、傳播方向一致。單色性好、方向性好、亮度高)
“全息照相”——英國(guó)物理學(xué)家伽伯
六、相對(duì)論天體
1、經(jīng)典力學(xué):①相對(duì)性原理:力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。②絕對(duì)觀:時(shí)間空間不隨參考系變。
x=x′+vt t=t′ 邁克爾孫的“以太”——“零結(jié)果”
2、狹義相對(duì)論
a\狹義相對(duì)論的基本原理:
①狹義相對(duì)原理:物理規(guī)律(力學(xué)、電磁學(xué)光學(xué))對(duì)于所有慣性系都具有相同的形式。
②光速不變?cè)恚涸谌魏螒T性系中,光在真空中的速度恒為c,與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。
b、狹義相對(duì)論的時(shí)空:Δt=Δt′/√(1-v^2/c^2)即相對(duì)靜止的參考系t與l最短(固有時(shí)(長(zhǎng)))。
c、相對(duì)論的速度疊加:u=(u′+v)/(1+vu′/c^2),說(shuō)明:低速世界(經(jīng)典力學(xué)),高速世界(相對(duì)論)
高中物理電磁學(xué)公式
磁場(chǎng)
1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量,是矢量,單位T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(注:L⊥B) {B:磁感應(yīng)強(qiáng)度(T),F:安培力(F),I:電流強(qiáng)度(A),L:導(dǎo)線長(zhǎng)度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B); {f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(jì)(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng):不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運(yùn)動(dòng)V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng):做勻速圓周運(yùn)動(dòng),規(guī)律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)運(yùn)動(dòng)周期與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和線速度無(wú)關(guān),洛侖茲力對(duì)帶電粒子不做功(任何情況下);(c)解題關(guān)鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
注: (1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲耐凳伏力粗檔要注意帶電粒子的正負(fù)。
電磁感應(yīng)
1.1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律,E:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V),n:感應(yīng)線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運(yùn)動(dòng)) {L:有效長(zhǎng)度(m)}
3)Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)) {Em:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}
4)E=BL2ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(T),S:正對(duì)面積(m2)}
3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定{電源內(nèi)部的電流方向:由負(fù)極流向正極}
高中物理電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)
一、磁現(xiàn)象
最早的指南針叫司南。
磁性:磁體能夠吸收鋼鐵一類的物質(zhì)。
磁極:磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極。磁體兩端的磁性最強(qiáng),中間最弱。水平面自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體,靜止時(shí)指南的磁極叫南極(S極),指北的磁極叫北極(N極)。
磁極間的作用規(guī)律:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。一個(gè)永磁體分成多部分后,每一部分仍存在兩個(gè)磁極。
磁化:使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體獲得磁性的過(guò)程。
鋼和軟鐵的磁化:軟鐵被磁化后,磁性容易消失,稱為軟磁材料。鋼被磁化后,磁性能長(zhǎng)期保持,稱為硬磁性材料。所以制造永磁體使用鋼,制造電磁鐵的鐵芯使用軟鐵。磁鐵之所以吸引鐵釘是因?yàn)殍F釘被磁化后,鐵釘與磁鐵的接觸部分間形成異名磁極,異名磁極相互吸引的結(jié)果。
物體是否具有磁性的判斷方法:
①根據(jù)磁體的吸鐵性判斷。
②根據(jù)磁體的指向性判斷。
③根據(jù)磁體相互作用規(guī)律判斷。
④根據(jù)磁極的磁性最強(qiáng)判斷。磁性材料在現(xiàn)代生活中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,音像磁帶、計(jì)算機(jī)軟盤上的磁性材料就具有硬磁性。
二、磁場(chǎng)
磁場(chǎng):磁體周圍存在著的物質(zhì),它是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)。磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著我們可以根據(jù)它對(duì)其他物體的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它。這里使用的是轉(zhuǎn)換法。(認(rèn)識(shí)電流也運(yùn)用了這種方法。)
磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用。磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生的。
磁場(chǎng)的方向規(guī)定:在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn),小磁針靜止時(shí)北極所指的方向,就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。
磁感線:在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線。任何一點(diǎn)的曲線方向都跟放在該點(diǎn)的磁針北極所指的方向一致。磁感線的方向:在用磁感線描述磁場(chǎng)時(shí),磁感線都是從磁體的N極出發(fā),回到磁體的S極。
說(shuō)明:昌攜
①磁感線是為了直觀、形象地描述磁場(chǎng)而引入的帶方向的曲線,不是客觀存在的。但磁場(chǎng)客觀存在.
②磁感線是封閉的曲線。
③磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
④磁感線立體的分布在磁體周圍,而不是平面的。
⑤磁感線不相交。
地磁場(chǎng):在地球周圍的空間里存在的磁場(chǎng),磁針指南北是因?yàn)槭艿降卮艌?chǎng)的作用。地磁極:地磁場(chǎng)的北極在地理的南極附近,地磁場(chǎng)的南極在地理的北極附近。磁偏角:地理的兩極和地磁的兩極并不不重合,這個(gè)現(xiàn)象最先由我國(guó)宋代的沈括發(fā)現(xiàn)。
三、電生磁
電流的磁效應(yīng)通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向跟電流的方向有關(guān),這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。該現(xiàn)象在1820年被丹麥的物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)。奧斯特是世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)電與磁之間有聯(lián)系的人。
通電螺線管的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)一樣。其兩端的極性跟電流方向有關(guān),電流方向與磁極間的關(guān)系可由安培定則來(lái)判斷。
安培定則:用右手握螺線管,讓四指指向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。
四、電磁鐵
電磁鐵在螺線管內(nèi)插入軟鐵芯,當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)有磁性,沒(méi)有電流時(shí)就失去磁性。這種磁體叫做電磁鐵。
工作原理:電流的磁效應(yīng)。
影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素:電流越大,電磁鐵的磁性越強(qiáng);線圈匝數(shù)越多,電磁鐵的磁性越強(qiáng);插入鐵芯,電磁鐵的磁性會(huì)更強(qiáng)。
特點(diǎn):其磁性的有無(wú)可由通斷電流來(lái)控制;其磁極方向可以通過(guò)改變電流方向來(lái)改變;其磁性強(qiáng)弱與電流大小、線圈匝數(shù)、有無(wú)鐵芯有關(guān)。
電磁鐵的應(yīng)用:電磁起重機(jī)、電磁繼電器。
五、電磁繼電器、揚(yáng)聲器
電磁繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷,來(lái)間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路的裝置。
電磁繼電器:實(shí)質(zhì)是由電磁鐵控制的開(kāi)關(guān)。應(yīng)用:用低電壓弱電流控制高電壓強(qiáng)電流,進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作和自動(dòng)控制。
揚(yáng)聲器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)的一種裝置。它主要由永久磁體、線圈和錐形紙盆組成。
六、電動(dòng)機(jī)
磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中要受到力的作用,力的方向跟電流的方向、磁感線的方向都有關(guān)系。當(dāng)電流的方向或者磁感線的方向變得相反時(shí),通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反。
電動(dòng)機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子組成。電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場(chǎng)里受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。電動(dòng)機(jī)在工作時(shí),線圈轉(zhuǎn)到平衡位置的瞬間,線圈中的電流斷開(kāi),但由于線圈的慣性,線圈還可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)過(guò)此位置后,線圈中的電流方向靠換向器的作用而發(fā)生改變。
電動(dòng)機(jī)工作時(shí),把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單控制方便、體積小、效率高、功率可大可小。
七、磁生電
電磁感應(yīng)由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象,叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。英國(guó)物理學(xué)家法拉第于1831年發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。
導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向:跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和磁感線的方向有關(guān)。
發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子組成。發(fā)電機(jī)的工作原理:電磁感應(yīng)現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)在發(fā)電的過(guò)程中,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。方向不斷變化的電流叫交變電流,簡(jiǎn)稱交流(AC)。我國(guó)電網(wǎng)以交流供電,頻率是50Hz,周期0.02s,電流方向1s改變100次。
高中物理電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)整理
1.磁感應(yīng)強(qiáng)度:用來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量(是矢量,單位:T )
安培定則:用于判定磁場(chǎng)方向或電流方向
磁場(chǎng)線:用來(lái)描述磁場(chǎng)而虛擬的空間模型
磁正掘感線總是由N極出發(fā)指向S級(jí)
某舉粗核點(diǎn)磁場(chǎng)的方向與放在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極所指方向一致
若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的作用,則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
安培力F=BIL(LB)
洛侖茲力f=qVB(VB)
安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負(fù);
感凳洞應(yīng)電流有條件,閉合回路磁通變,
電磁感應(yīng)選擇口訣表
楞次定律方向判,你走她留不情愿,
磁通變化有快慢,電流大小由它斷,
圖像問(wèn)題很典型,方向大小來(lái)判斷,
安培力做功生電能,動(dòng)能定理行的通。
高中物理電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)歸納
1、電流的磁效應(yīng):
把一根導(dǎo)線平行地放在磁場(chǎng)上方,給導(dǎo)線通電時(shí),磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。
這說(shuō)明不僅磁鐵枝團(tuán)能產(chǎn)生磁場(chǎng),電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng),這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。
2、電流磁效應(yīng)現(xiàn)象:
磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用,磁鐵會(huì)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用,使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。
電流和電流間的相互作用,有相互平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí),觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是:同向電流相吸,異向電流相斥。
3、電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)的意義:
①電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善,宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。
②電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件,開(kāi)辟了人類的電器化時(shí)代。
③電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)襲悄展,也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對(duì)稱美。
4、對(duì)電磁感應(yīng)的理解:
電和磁之間有著必然的聯(lián)系,電能生磁,磁也一定能夠生電,但磁生電是有條件的。
只有變化的磁場(chǎng)或相對(duì)位置的變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁生電表現(xiàn)為磁場(chǎng)的“變化”和“運(yùn)動(dòng)”。
引起電流的原因概括為五類:
①猛禪橘 變化的電流。
② 變化的磁場(chǎng)。
③ 運(yùn)動(dòng)的恒定電流。
④ 運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)。
⑤ 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。
5、磁通量:
閉合電路的面積與垂直穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量,即Φ,θ為磁感線與線圈平面的夾角。
對(duì)磁通量Φ的說(shuō)明:
雖然閉合電路的面積與垂直穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量,但是當(dāng)磁場(chǎng)與閉合電路的面積不垂直時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度也有垂直閉合電路的分量磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直閉合電路面積的分量。
6、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:
一是電路閉合。
二是磁通量變化。
7、楞次定律:
感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
8、楞次定律的理解:
① 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反,只是在原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí)兩者才相反;在磁通量減小時(shí),兩者是同樣。
② “阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能“阻礙”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量還是要增加。
③定律本身并沒(méi)有直接給定感應(yīng)電流的方向,只是給定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在“阻礙”關(guān)系,要注意區(qū)分這兩個(gè)磁場(chǎng)及其間的相互關(guān)系。
9、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。
10、反電動(dòng)勢(shì):
定義:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用,我們把這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。
11、電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用:
感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)。
感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)電源,其電路就是內(nèi)電路,當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在空間產(chǎn)生電場(chǎng)。
導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由此可見(jiàn),感生電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力,對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用。
12、感生電場(chǎng)的應(yīng)用:
電子感應(yīng)加速器是應(yīng)用感生電場(chǎng)對(duì)電子的作用來(lái)加速電子的一種裝置,主要用于核反應(yīng)研究。
13、 互感和自感:
互感現(xiàn)象:兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。
14、對(duì)互感的三點(diǎn)理解:
①互感現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間,而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。
②互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路,變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。
③在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作,這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。
物理選修3-2知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
第一章、電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ
只要穿過(guò)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
這種利用磁場(chǎng)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。
2感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件Ⅱ
1、回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(gè)量的變化,或三個(gè)量的同時(shí)變化引起。
2、閉合回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電流,這是初中學(xué)過(guò)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(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的條件:導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);穿過(guò)線圈的磁量發(fā)生變化時(shí),線圈里就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果導(dǎo)體是閉合伍納電路的一部分,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(shuō)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(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
3法拉第電磁感應(yīng)定律
1、電磁感應(yīng)規(guī)律:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。
——當(dāng)長(zhǎng)L的導(dǎo)線,以速度 ,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,垂直切割磁感線,其兩端間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)為 ,則MN受向左的安培力 ,要保持MN以 勻速向右運(yùn)動(dòng),所施外力 ,當(dāng)行進(jìn)位移為S時(shí),外力功 。 為所用時(shí)間。
而在 時(shí)間內(nèi),電流做功 ,據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系, ,則 。
∴ ,M點(diǎn)電勢(shì)高,N點(diǎn)電勢(shì)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(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這個(gè)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(dòng)勢(shì)。2) 只與穿過(guò)電路的磁通量的變化率 有關(guān), 而與磁通的讓亮產(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(shí), 且導(dǎo)線與磁感線互相垂直(l^B )。2) 為v與B的夾角。l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度(即l為導(dǎo)體實(shí)際長(zhǎng)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(jì)算, 對(duì) 的計(jì)算, 一般遇到有兩種情況: 1)回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變, 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化, 由 , 此時(shí) , 此式中的 叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率, 若 是恒定的, 即磁場(chǎng)變化是均勻的, 那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定電動(dòng)勢(shì)。2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 不變, 回路與磁場(chǎng)垂直的面腔滑沒(méi)積發(fā)生變化, 則 , 線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)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(guò)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(duì)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(dòng)勢(shì)?如圖1所示, 一長(zhǎng)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(dòng), 轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng), 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 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, 故 ——當(dāng)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線,以其一端為軸,在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的平面內(nèi),以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 。
如圖所示,AO導(dǎo)線長(zhǎng)L,以O(shè)端為軸,以 角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周,所用時(shí)間 ,描過(guò)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(dòng)勢(shì) 且用右手定則制定A端電勢(shì)高,O端電勢(shì)低。
——面積為S的紙圈,共 匝,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,以角速度 勻速轉(zhuǎn)坳,其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直,則當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。
如圖所示,設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng),寬為d,以 轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí), 邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng),切割磁感線,速度為 (圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊d的一半)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
, 端電勢(shì)高于 端電勢(shì)。
邊垂直磁場(chǎng)方向切割磁感線向紙里運(yùn)動(dòng),同理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)熱勢(shì) 。 端電勢(shì)高于 端電勢(shì)。
邊, 邊不切割,不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), . 兩端等電勢(shì),則輸出端M.N電動(dòng)勢(shì)為 。 如果線圈 匝,則 ,M端電勢(shì)高,N端電勢(shì)低。
參照俯示圖,這位置由于線圈長(zhǎng)邊是垂直切割磁感線,所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 ,如從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度 ,則圓運(yùn)動(dòng)線速度 ,在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為 ,則此時(shí)線圈的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值即作最大值 .即作最大值方向的投影, ( 是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角)。
當(dāng)線圈平面垂直磁場(chǎng)方向時(shí),線速度方向與磁場(chǎng)方向平行,不切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。
總結(jié):計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式:
( 是線圈平面與磁場(chǎng)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(shí), 由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)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(shí)間無(wú)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(shí), 線圈里聚積的感應(yīng)電量相等, 但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不同, 外力做功也不同。
4、楞次定律:
1、1834年德國(guó)物理學(xué)家楞次通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出:感應(yīng)電流的方向總是要使感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng) 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(shí),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(chǎng)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(dòng)勢(shì)方向的定律,但它是通過(guò)感應(yīng)電流方向來(lái)表述的。按照這個(gè)定律,感應(yīng)電流只能采取這樣一個(gè)方向,在這個(gè)方向下的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是阻礙引起這個(gè)感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量的變化。我們把“引起感應(yīng)電流的那個(gè)變化的磁通量”叫做“原磁道”。因此楞次定律可以簡(jiǎn)單表達(dá)為:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)(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(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)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(gè)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(chǎng)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(chǎng)”阻礙“原磁通”,尤其不能把阻礙理解為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁道方向相反。正確的理解應(yīng)該是:通過(guò)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向和原磁通的方向的相同或相反,來(lái)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(gè)物理過(guò)程:原磁通變化時(shí)( 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(wèn)題;感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場(chǎng)( 感),這就是電流的磁效應(yīng)問(wèn)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(wèn)題。這樣一個(gè)復(fù)雜的過(guò)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(guò)程使磁通量的變化受到阻礙,閉合電路就會(huì)努力實(shí)現(xiàn)這種過(guò)程:
(1)阻礙原磁通的變化(原始表述);
(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),可理解為“來(lái)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(dòng),則它會(huì)以它的運(yùn)動(dòng)來(lái)阻礙穿過(guò)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(dòng)回路發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),而回路的面積又不可變,則回路得以它的運(yùn)動(dòng)來(lái)阻礙磁體與回路的相對(duì)運(yùn)動(dòng),而回路將發(fā)生與磁體同方向的運(yùn)動(dòng);
(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì);
(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)。
利用上述規(guī)律分析問(wèn)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(guò)程中導(dǎo)環(huán)如何運(yùn)動(dòng)。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(duì)應(yīng)的磁極,由磁極的相互作用確定導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向。若直接從感應(yīng)電流的效果來(lái)分析:條形磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過(guò)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(dòng)。因此環(huán)將向右擺動(dòng)。顯然,用第二種方法判斷更簡(jiǎn)捷。
(5)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(chǎng)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(chǎng)方向;
③由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(dòng)時(shí),用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。
運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單。反過(guò)來(lái),用楞次定律能判定的,并不是用右手定則都能判定出來(lái)。如圖2所示,閉合圖形導(dǎo)線中的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng),因?yàn)榭床坏角懈睿糜沂侄▌t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(gè)定則的應(yīng)用可簡(jiǎn)單總結(jié)為:“因電而動(dòng)”用左手,“因動(dòng)而電”用右手,因果關(guān)系不可混淆。
5、互感、 自感
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(dòng)勢(shì)。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(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感, 它是反映線圈特性的物理量。線圈越長(zhǎng), 單位長(zhǎng)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(méi)有鐵心時(shí)要大得多。
1、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(wèn)題, 如圖2所示, 原來(lái)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(kāi)S的瞬間, 燈A中原來(lái)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(huì)立即消失, 而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時(shí)間, 在這個(gè)時(shí)間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過(guò), 此時(shí)通過(guò)燈A的電流是從 開(kāi)始減弱的, 如果原來(lái) , 則在燈A熄滅之前要閃亮一下; 如果原來(lái) , 則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來(lái) 哪一個(gè)大, 要由L的直流電阻 和A的電阻 的大小來(lái)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(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。
由上例分析可知:自感電動(dòng)勢(shì)總量阻礙線圈(導(dǎo)體)中原電流的變化。
3、自感電動(dòng)勢(shì)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(zhǎng),單位長(zhǎng)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(dòng)勢(shì),則線圈的自感系數(shù)為1H。還有毫亨(mH),微亨( H)。
6、渦流及其應(yīng)用
1.變壓器在工作時(shí),除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外,變化的磁通量也會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。一般來(lái)說(shuō),只要空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會(huì)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(cè)器:飛機(jī)場(chǎng)、火車站安全檢查、掃雷、探礦。
第二章、交變電流
1、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(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。
矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線圈的對(duì)稱軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生正弦(或余弦)交流電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦(或余弦)交流電流。
(2)變化規(guī)律:
線圈平面位于中性面位置時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大,但磁通量變化率為零。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)(即線圈平面與磁力線平行時(shí)),穿過(guò)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(dòng)勢(shì)值最大。
V(伏)n(N為匝數(shù))
2、表征交流電的物理量:
(1)瞬時(shí)值、最大值和有效值:
交流電在任一時(shí)刻的值叫瞬時(shí)值。
瞬時(shí)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(guò)同樣阻值的電阻,如果二者熱效應(yīng)相等(即在相同時(shí)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(dòng)勢(shì)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(cè)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(shuō)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(shí)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(guó)市電頻率為50赫茲,周期為0.02秒。
角頻率 : 單位:弧度/秒
3、 交流電的圖象:
4、 正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式Ⅰ
u=Umsinωt
i=Imsinωt
5、 電感和電容對(duì)交變電流的影響Ⅰ
①電感對(duì)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(duì)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
6、 變壓器
(1)、變壓器是可以用來(lái)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(duì)于原、副線圈各一組的變壓器來(lái)說(shuō)(如圖5—6),原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。即
因?yàn)橛?,因而通過(guò)原、副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。
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,輸入功率減小)。
②.一個(gè)原線圈多個(gè)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?yàn)?,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(shí)值。
(2)電壓互感器和電流互感器
電壓互感器是將高電壓變?yōu)榈碗妷海势湓€圈并聯(lián)在待測(cè)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(cè)的高電流電路中。
(3)、解決變壓器問(wèn)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(gè)副繞組時(shí)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(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+……
思路3 電流思路。由I=P/U知,對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)n1I1=n2I2+n3I3+……
思路4 (變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)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(shí),輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2U1/n1,可簡(jiǎn)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(shí),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(jiǎn)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.
7、電能的輸送
由于送電的導(dǎo)線有電阻,遠(yuǎn)距離送電時(shí),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(qiáng)度可以達(dá)到減少線路上電能損失的目的。
線路中電流強(qiáng)度I和損失電功率計(jì)算式如下:
注意:送電導(dǎo)線上損失的電功率,不能用 求,因?yàn)?不是全部降落在導(dǎo)線上。
第三章.傳感器的及其工作原理
1、傳感器的及其工作原理
有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)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(xué)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(diǎn)是:把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后,就可以很方便地進(jìn)行測(cè)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(dǎo)體材料,無(wú)光照時(shí),載流子極少,導(dǎo)電性能不好;隨著光照的增強(qiáng),載流子增多,導(dǎo)電性變好。光照越強(qiáng),光敏電阻阻值越小。
金屬導(dǎo)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(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,測(cè)溫范圍大,但靈敏度較差。
2、傳感器的應(yīng)用
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(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。
5.霍爾元件
霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件。
外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力,在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集,在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷,從而形成橫向電場(chǎng);橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓,被稱為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓 .
3、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(cè)溫儀
光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器
傳感器的應(yīng)用實(shí)例:1.光控開(kāi)關(guān)2.溫度報(bào)警器
——這里僅僅提供了一個(gè)藍(lán)本,根據(jù)教材自己進(jìn)行完善和總結(jié)