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高中物理选修3-2:9-2
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必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
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3.(2010·全国Ⅰ卷)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下, . 全国Ⅰ 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下, 全国 大小为4.5× 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸, 大小为 ×10-5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体 流过.设落潮时,海水自西 , 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体)流过. 设落潮时, 视为导体 流过 向东流,流速为 下列说法正确的是( 向东流,流速为2 m/s.下列说法正确的是 下列说法正确的是 A.电压表记录的电压为5 mV .电压表记录的电压为 C.河南岸的电势较高 . 解析: 解析: ) B.电压表记录的电压为9 mV .电压表记录的电压为 D.河北岸的电势较高 .
∆Φ (2)公式:E= n 公式: = .其中 为线圈的 匝数 . 其中n为线圈的 公式 其中 ∆t
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2.导体切割磁感线的情形 . Blv . (1)常用情况:运动速度v和磁感线方向垂直,则E= 常用情况:运动速度 和磁感线方向垂直 和磁感线方向垂直, 常用情况 = (2)导体棒在磁场中转动 导体棒在磁场中转动
E . R+r +
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4.与感应电流的关系:遵守 闭合电路 欧姆定律,即I= .与感应电流的关系: 欧姆定律, =
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二、法拉第电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律 . (1)定律内容: 定律内容: 定律内容 电路中感应电动势的大小, 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率 成 正比. 正比.
选修3-2 第九章 电磁感应(高考物理复习)
第九章电磁感应第一单元电磁感应现象楞次定律一、高考考点,电磁感应现象Ⅰ(考纲要求)1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量时,电路中有产生的现象.2.产生感应电流的条件表述1闭合电路的一部分导体在磁场内做运动.表述2穿过闭合电路的磁通量.3.产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生,如果回路闭合则产生;如果回路不闭合,则只有,而无 .楞次定律Ⅱ(考纲要求)1.楞次定律(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要引起感应电流的的变化.(2)适用条件:所有现象.2.右手定则(如右下图所示)(1)内容:伸开右手,使拇指与垂直,并且都与手掌在同一平面内,让从掌心进入,并使拇指指向导线,这时四指所指的方向就是的方向. (2)适用情况:导体产生感应电流.2.判断感应电流方向的“三步法”:3.右手定则掌心——磁感线垂直穿入,拇指——指向导体运动的方向,四指——指向感应电流的方向.二、基础自测1.下图中能产生感应电流的是().2.如图所示,小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面,速度v在纸面内.关于感应电流的有无及方向的判断正确的是().A.甲图中有感应电流,方向向里B.乙图中有感应电流,方向向外C.丙图中无感应电流3.(2009·浙江理综)如图在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m,阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是()A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d4.某班同学在探究感应电流产生的条件时,做了如下实验:探究Ⅰ:如图甲,先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中,并与电流表组成一闭合回路.然后进行如下操作:①ab与磁场保持相对静止;②让导轨与ab一起平行于磁感线运动;③让ab做切割磁感线运动.探究Ⅱ:如图乙所示,将螺线管与电流表组成闭合回路.然后进行如下操作:①把条形磁铁放在螺线管内不动;②把条形磁铁插入螺线管;③把条形磁铁拔出螺线管.探究Ⅲ:如图914丙所示,螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路;A放在螺线管B内,B与电流表组成一个闭合回路.然后进行如下操作:①闭合和断开开关瞬间;②闭合开关,A中电流稳定后;③闭合开关,A中电流稳定后,再改变滑动变阻器的阻值.可以观察到:(请在(1)(2)(3)中填写探究中的序号)(1)在探究Ⅰ中,________闭合回路会产生感应电流;(2)在探究Ⅱ中,________闭合回路会产生感应电流;(3)在探究Ⅲ中,________闭合回路会产生感应电流;(4)从以上探究中可以得到的结论是:当________时,闭合回路中就会产生感应电流.5.(2010·上海卷)如图,金属环A用轻线悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧.若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向___ ____(填“左”或“右”)运动,并有_____ ___(填“收缩”或“扩张”)趋势.二、高考体验1.(2009·海南高考)一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如图的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动的是()A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时2.(2009·重庆理综)如图所示为一种早期发电机原理示意图,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称.在磁极绕转轴匀速转动过程中,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动(O是线圈中心),则().A.从X到O,电流由E经○G流向F,先增大再减小B.从X到O,电流由F经○G流向E,先减小再增大C.从O到Y,电流由F经○G流向E,先减小再增大D.从O到Y,电流由E经○G流向F,先增大再减小3.(2010·海南高考)金属环水平固定放置,现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环().A.始终相互吸引B.始终相互排斥C.先相互吸引,后相互排斥D.先相互排斥,后相互吸引4.(2010·课标全国理综,21)如图所示,两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1,下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2.忽略涡流损耗和边缘效应.关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是( ).A .E 1>E 2,a 端为正B .E 1>E 2,b 端为正C .E 1<E 2,a 端为正D .E 1<E 2,b 端为正5.(2011·上海单科,13)如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置,当a 绕O 点在其所在平面内旋转时,b 中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a ( ).A .顺时针加速旋转B .顺时针减速旋转C .逆时针加速旋转D .逆时针减速旋转6.(2011·上海单科,20)如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布,一铜制圆环用丝线悬挂于O 点,将圆环拉至位置a 后无初速释放,在圆环从a 摆向b 的过程中( ).A .感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B .感应电流方向一直是逆时针C .安培力方向始终与速度方向相反D .安培力方向始终沿水平方向第二单元 法拉第电磁感应定律 自感 涡流一、高考考点法拉第电磁感应定律 Ⅱ(考纲要求)1.感应电动势(1)概念:在 中产生的电动势;(2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合 .(3)方向判断:感应电动势的方向用 或 判断.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的 成正比.(2)公式:E =n ΔΦΔt ,其中n 为线圈匝数. (3)感应电流与感应电动势的关系:遵守 定律,即I = .3.导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时.感应电动势可用E = 求出,式中l 为导体切割磁感线的有效长度.(2)导体棒在磁场中转动时.导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势 E = = (平均速度等于中点位置线速度12l ω).自感、涡流 Ⅰ (考纲要求)1.自感现象(1)概念:由于导体本身的 变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做 .(2)表达式:E = .(3)自感系数L①相关因素:与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关.2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生 ,这种电流像水的漩涡所以叫涡流. 电磁感应的重要应用(1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到 ,安培力的方向总是 导体的相对运动(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生 使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用 的原理工作的.(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了 的推广应用1.对公式E =n ΔΦΔt的理解:2.公式E =BL v 与公式E =nΔΦΔt 的比较二、基础自测1.(2012·安徽六校联考)图中a ~d 所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图象,关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是( ).A.图a 中回路产生的感应电动势恒定不变B.图b 中回路产生的感应电动势一直在变大C.图c 中回路在0~t 1时间内产生的感应电动势小于在t 1~t 2时间内产生的感应电动势D.图d 中回路产生的感应电动势先变小再变大2.如图所示,半径为r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B 中,绕O 轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R 的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)A.由c 到d ,I =Br 2ωR B .由d 到c ,I =Br 2ωRC.由c 到d ,I =Br 2ω2R D .由d 到c ,I =Br 2ω2R3.在匀强磁场中,有一个接有电容器的单匝导线回路,如图所示,已知C =30 μF ,L 1=5 cm ,L 2=8 cm ,磁场以5×10-2 T/s 的速率增加,则( ).A.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-5 CB.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-5 CC.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-9 CD.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-9 C4.如图所示为一光滑轨道,其中MN 部分为一段对称的圆弧,两侧的直导轨与圆弧相切,在MN 部分有如图所示的匀强磁场,有一较小的金属环如图放置在P 点,金属环由静止自由释放,经很多次来回运动后,下列判断正确的有( ).A.金属环仍能上升到与P 等高处B.金属环最终将静止在最低点C.金属环上升的最大高度与MN 等高D.金属环上升的最大高度一直在变小5.闭合回路由电阻R 与导线组成,其内部磁场大小按Bt 图变化,方向如图所示,则回路中( ).A.电流方向为顺时针方向B.电流强度越来越大C.磁通量的变化率恒定不变D.产生的感应电动势越来越大二、高考体验(一)公式E =Bl v 的应用(高频考查)1.(2010·全国Ⅰ,17)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10-5 T .一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100 m ,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过.设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s.下列说法正确的是( ).A .电压表记录的电压为5 mVB .电压表记录的电压为9 mVC .河南岸的电势较高D .河北岸的电势较高2.(2011·山东理综,21)如图所空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B ,方向相反且垂直纸面,MN 、PQ 为其边界,OO ′为其对称轴.一导线折成边长为l 的正方形闭合回路abcd ,回路在纸面内以恒定速度v 0向右运动,当运动到关于OO ′对称的位置是( ).A .穿过回路的磁通量为零B .回路中感应电动势大小为2Bl v 0C .回路中感应电流的方向为顺时针方向D .回路中ab 边与cd 边所受安培力方向相同3.(2010·全国卷Ⅱ,18)如图空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b 和下边界d 水平.在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a 开始下落.已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时,线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ,则( ).A .F d >F c >F bB .F c <F d <F bC .F c >F b >F dD .F c <F b <F d(二)法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt的应用(高频考查) 4.(2010·浙江理综,19)半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d ,如图9216甲所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图乙所示.在t =0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q 的静止微粒.则以下说法正确的是( ).A .第2秒内上极板为正极B .第3秒内上极板为负极C .第2秒末微粒回到了原来位置D .第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr 2d5.(2011·广东卷,15)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( ).A .感应电动势的大小与线圈的匝数无关B .穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大C .穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D .感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同6.(2011·福建卷,17)如图所示,足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN 与PQ 平行且间距为L ,导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab 棒接入电路的电阻为R ,当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时,棒的速度大小为v ,则金属棒ab 在这一过程中( ).A .运动的平均速度大小为12vB .下滑的位移大小为qR BLC .产生的焦耳热为qBL vD .受到的最大安培力大小为B 2L 2v Rsin θ 第3讲 专题 电磁感应的综合应用一、高考考点考点一 电磁感应中的力学问题1.题型特点:电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用,因此,电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起,解决这类问题,不仅要应用电磁学中的有关规律,如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等,还要应用力学中的有关规律,如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等.要将电磁学和力学的知识综合起来应用.2.解题方法(1)选择研究对象,即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统;(2)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向;(3)求回路中的电流大小;(4)分析其受力情况;(5)分析研究对象所受各力的做功情况和合外力做功情况,选定所要应用的物理规律;(6)运用物理规律列方程求解.电磁感应力学问题中,要抓好受力情况、运动情况的动态分析:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化,周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定状态.附:安培力的方向判断 3.电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系【典例1】一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻R=0.5 Ω,金属框放在表面绝缘的斜面AA′B′B的顶端(金属框上边与AA′重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d 的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB′重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为x,那么v2x图象如图所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,金属框与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10 m/s2,sin 53°=0.8;cos 53°=0.6.(1)根据v2x图象所提供的信息,计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间T;(2)求出斜面AA′B′B的倾斜角θ;(3)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;【变式1】如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1 m,上端接有电阻R=3 Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的v-t图象如图乙所示(取g=10 m/s2).求:(1)磁感应强度B的大小.(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量.1.题型特点:磁通量发生变化的闭合电路或切割磁感线导体将产生感应电动势,回路中便有感应电流.从而涉及电路的分析及电流、电压、电功等电学物理量的计算.2.解题方法(1)确定电源.切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,利用E =Blv sin θ或E =n ΔΦΔt求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向.如果在一个电路中切割磁感线的有几个部分但又相互联系,可等效成电源的串、并联.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串并联关系),画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解.【典例2】 如图所示,匀强磁场B =0.1 T ,金属棒AB 长0.4 m ,与框架宽度相同,电阻为13Ω,框架电阻不计,电阻R 1=2 Ω,R 2=1 Ω,当金属棒以5 m/s 的速度匀速向左运动时,求:(1)流过金属棒的感应电流多大?(2)若图中电容器C 为0.3 μF ,则充电荷量是多少?【变式2】 如图所示,PN 与QM 两平行金属导轨相距1 m ,电阻不计,两端分别接有电阻R 1和R 2,且R 1=6 Ω,ab 导体的电阻为2 Ω,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T .现ab 以恒定速度v =3 m/s 匀速向右移动,这时ab 杆上消耗的电功率与R 1、R 2消耗的电功率之和相等,求:(1)R2的阻值.(2)R 1与R 2消耗的电功率分别为多少?(3)拉ab 杆的水平向右的外力F 为多大?解析 (1)内外功率相等,则内外电阻相等,1.题型特点:一般可把图象问题分为三类(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量;(3)根据图象定量计算.2.电磁感应的图象:主要包括B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象,还可能涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象,即E-x图象和I-x图象.【典例3】如图所示,边长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘.现使线框以初速度v0匀加速通过磁场,下列图线中能定性反映线框从进入到完全离开磁场的过程中,线框中的感应电流的变化的是().——电磁感应图象问题的解决方法(1)明确图象的种类,即是Bt图象还是Φt图象,或者Et图象、It图象等.(2)分析电磁感应的具体过程.(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系.(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式.(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等.(6)判断图象(或画图象或应用图象解决问题).【变式3】(2012·江西十校二模)矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里.若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,则在0~4 s时间内,线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图象为下图中的(安培力取向上为正方向)().考点四电磁感应中的能量问题1.题型特点:电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式能的过程,外力克服安培力做功,则是其他形式的能转化为电能的过程.2.能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热Q的几种方法【典例4】如图所示,水平虚线L1、L2之间是匀强磁场,磁场方向水平向里,磁场高度为h.竖直平面内有一等腰梯形线框,底边水平,其上下边长之比为5∶1,高为2h.现使线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落,当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0,在AB边刚出磁场的一段时间内,线框做匀速运动.求:(1)DC边刚进入磁场时,线框加速度的大小;(2)从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中,线框的机械能损失和重力做功之比——解决这类问题的基本方法:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路,求出回路中电阻消耗的电功率表达式.(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程.【变式4】如图所示,在倾角为θ=37°的斜面内,放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨,该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中.导轨M、P端间接入阻值R1=30 Ω的电阻和理想电流表,N、Q端间接阻值为R2=6 Ω的电阻.质量为m=0.6 kg、长为L=1.5 m的金属棒放在导轨上以v0=5 m/s的初速度从ab处向右上滑到a′b′处的时间为t=0.5 s,滑过的距离l=0.5 m.ab处导轨间距L ab=0.8 m,a′b′处导轨间距L a′b′=1 m.若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变,不计金属棒和导轨的电阻.sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:(1)此过程中电阻R1上产生的热量;(2)此过程中电流表上的读数;(3)匀强磁场的磁感应强度.二、高考体验一、电磁感应中的图象问题(高频考查)1.(2010·广东理综,16)如图939所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN 处匀速运动到M′N′的过程中,棒上感应电动势E随时间t变化的图象,可能正确的是().2.(2011·海南卷,6)如图所示,EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥E′O′,FO∥F′O′,且EO⊥OF;OO′为∠EOF的角平分线,OO′间的距离为l;磁场方向垂直于纸面向里.一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置.规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是().3.(2011·山东卷,22)如图所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直.先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触.用a c表示c的加速度,E kd表示d的动能,x c、x d分别表示c、d相对释放点的位移,图中正确的是().二、电磁感应中的力、电综合问题(高频考点)4. (2011·天津卷,11)如图9312所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L=0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd 恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问:(1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何?(2)棒ab受到的力F多大?(3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量,力F做的功W是多少?5.(2011·浙江卷,23)如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m的金属“U”型导轨,在“U”型导轨右侧l=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,在t=0时刻,质量为m=0.1 kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1 Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10 m/s2).(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况;(2)计算4 s内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4 s内回路产生的焦耳热.6.(2011·大纲全国卷,24)如图所示,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计.在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放,金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好.已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为g.求:(1)磁感应强度的大小;(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.补练第一单元电磁感应现象楞次定律【典例1】如图一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是().A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小C.ab向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)【变式1】如图所示,光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,当ab由图示位置释放,直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是().A.先有从a到b的电流,后有从b到a的电流B.先有从b到a的电流,后有从a到b的电流C.始终有从b到a的电流D.始终没有电流产生【典例2】下图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是().【变式2】北半球地磁场的竖直分量向下.如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向.下列说法中正确的是().A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势低B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低C.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a【典例3】如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动.则PQ所做的运动可能是().A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动【变式3】如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引().A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动【典例】如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时().A.P、Q将互相靠拢B.P、Q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g。
(完整版)高中物理选修3-2知识点总结
高中物理选修3-2知识点总结第一章 电磁感应1.两个人物:a.法拉第:磁生电b.奥期特:电生磁2.产生条件:a.闭合电路b.磁通量发生变化 注意:①产生感应电动势的条件是只具备b②产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
③电源内部的电流从负极流向正极。
3.感应电流方向的叛定: (1).方法一:右手定则 (2).方法二:楞次定律:(理解四种阻碍) ①阻碍原磁通量的变化(增反减同) ②阻碍导体间的相对运动(来拒去留) ③阻碍原电流的变化(增反减同) ④面积有扩大与缩小的趋势(增缩减扩) 4. 感应电动势大小的计算: (1).法拉第电磁感应定律: a.内容:b.表达式:t n E ∆∆⋅=φ (2).计算感应电动势的公式 ①求平均值:t n E ∆∆⋅=φ_②求瞬时值:E=BLV (导线切割类) ③法拉第电机:ω221BL E =④闭合电路殴姆定律:)r (R I E +=感5.感应电流的计算: 平均电流:tr R r R E I ∆+∆=+=)(_φ 瞬时电流:rR BLVr R E I +=+=6.安培力计算: (1)平均值:tBLqt r )(R BL L I B F∆=∆+∆==φ__(2). 瞬时值:rR VL B BIL F +==227.通过的电荷量:rR q tI +∆=-=∆⋅φ注意:求电荷量只能用平均值,而不能用瞬时值。
8.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。
9.自感现象:(1)定义:是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
(2)决定因素:线圈越长, 单位长度上的匝数越多, 截面积越大, 它的自感系数就越大。
另外, 有铁心的线圈的自感系数比没有铁心时要大得多。
(3)类型:通电自感和断电自感 (4)单位:亨利(H )、毫亨(mH ),微亨(μH )。
10.涡流及其应用(1)定义: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。
高中物理选修3-2知识点总结
高中物理选修3-2知识点总结第四章 电磁感应1.两个人物:a.法拉第:磁生电 b.奥斯特:电生磁2.感应电流的产生条件:a.闭合电路b.磁通量发生变化 注意:①产生感应电动势的条件是只具备b ②产生感应电动势的那部分导体相当于电源③电源内部的电流从负极流向正极 3.感应电流方向的判定: (1)方法一:右手定则(2)方法二:楞次定律:(理解四种阻碍) ①阻碍原磁通量的变化(增反减同) ②阻碍导体间的相对运动(来拒去留) ③阻碍原电流的变化(增反减同)④面积有扩大与缩小的趋势(增缩减扩) 4.感应电动势大小的计算: (1)法拉第电磁感应定律: A 、内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
B 、表达式:tnE ∆∆=φ (2)磁通量发生变化情况 ①B 不变,S 变,S B ∆=∆φ ②S 不变,B 变,BS ∆=∆φ ③B 和S 同时变,12φφφ-=∆ (3)计算感应电动势的公式①求平均值:tn E ∆∆=φ②求瞬时值:BLv E =(导线切割类) ③导体棒绕某端点旋转:ω221BL E = 5.感应电流的计算: 瞬时电流:总总R BLvR E I ==(瞬时切割) 6.安培力的计算:瞬时值:rR vL B BIL F +==227.通过截面的电荷量:rR n t I q +∆=∆=φ注意:求电荷量只能用平均值,而不能用瞬时值 8.自感:(1)定义:是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
(2)决定因素:线圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,它的自感系数就越大。
另外,有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。
(3)类型:通电自感和断电自感(4)单位:亨利(H )、毫亨(mH)、微亨(H μ)(5)涡流及其应用①定义:变压器在工作时,除了在原副线圈中产生感应电动势外,变化的磁通量也会在哎铁芯中产生感应电流。
一般来说,只要空间里有变化的磁通量,其中的导体中就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流 ②应用:a.电磁炉b.金属探测器,飞机场火车站安全检查、扫雷、探矿接通电源的瞬间,灯泡A 1较慢地亮起来。
人教版高中物理选修3-1和3-2电磁场重要公式汇总 教案设计
高中物理选修3-1和3-2电磁场重要公式汇总1.元电荷19106.1-⨯=e C2.库伦定律公式:221rq q kF = ,式中229/100.9C m N k ⋅⨯= (计算电场力,电荷不用带正负号,方向根据情况自行判断) 3.电场强度定义式:qF E = ,单位V/m 或N/C 。
(适用于任何电场) 4.电势能:ϕq E p =(电势能计算,电荷和电势都要带正负号) 5.电场力做功和电势能的关系:AB AB qU W =或pB pA AB E E W -= 或p AB E W ∆-= ,其中pApB p E E E -=∆(电势能的变化量是由末状态电势能减去初状态的电势能)6.电势:q E p =ϕ或者qW AO =ϕ(某点的电势等于把电荷由该点移动到零电势点所做的功与该电荷量的比值) 7.电势差qW U AB AB =或Ed U AB =(注意需要带正负号计算,d 为AB 连线在电场方向上的投影) 8.匀强电场中任一线段AB 的中点C 的电势,等于两端点电势的平均值2B A C ϕϕϕ+=9.定义式:U Q C = ;决定式:kdS C r πε4= 10.带电粒子在电场中加速:21222121mv mv qU W -== 11.运动时间0v l t = ;加速度mdqU m qE m F a === 偏转位移:d mv qUl at y 2022221== ;d mv qUl v v y200tan ==θ12.电流定义式:t q I = ;电流微观表达式:nqSv I = ,欧姆定律RU I = 13.电功:UIt W =(任何电路都能用);t RU Rt I W 22==(纯电阻电路能用) 14.电热:Rt I Q 2=(任何电路都能用);t R U UIt Q 2==(纯电阻电路能用) 15.并联电路电阻:⋅⋅⋅+++=3211111R R R R 并,两个电阻并联时2121R R R R R +=并 16.内电压:Ir U =内;外电压Ir E U -=外 17.电源总功率(电路总功率):EI P =总;电源输出功率(即外电路功率):r I EI UI P 2-==出;电源内部消耗的功率:r I P 2=内 18.电源的输出效率:)(若是纯电阻电路,还总出100%100%⨯+=⨯=rR R P P η,外电阻越大,输出效率越大。
高中物理新课标(必修与选修3-1、2、4)公式大全
高中物理公式主编一、力学1、胡克定律:f = k x (x 为伸长量或压缩量,k 为劲度系数,只与弹簧的长度、粗细和材料有关)2、重力: G = mg (g 随高度、纬度、地质结构而变化,g 极>g 赤,g 低纬>g 高纬)3、求F 1、F 2的合力的公式: θcos 2212221F F F F F ++=合两个分力垂直时: 2221F F F +=合注意:(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。
分解时喜欢正交分解。
(2) 两个力的合力范围:⎥ F 1-F 2 ⎥ ≤ F ≤ F 1 +F 2(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
4、物体平衡条件: F 合=0 或 F x 合=0 F y 合=0推论:三个共点力作用于物体而平衡,任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。
解三个共点力平衡的方法: 合成法,分解法,正交分解法,三角形法,相似三角形法5、摩擦力的公式:(1 ) 滑动摩擦力: f = μN (动的时候用,或是最大的静摩擦力)说明:①N 为接触面间的弹力(压力),可以大于G ;也可以等于G ;也可以小于G 。
②μ为动摩擦因数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N 无关。
(2 ) 静摩擦力: 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关。
大小范围: 0≤ f 静≤ f m (f m 为最大静摩擦力)说明:①摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反。
②摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。
③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。
6、 万有引力:(1)公式:F=G 221r m m (适用条件:只适用于质点间的相互作用) G 为万有引力恒量:G = 6.67×10-11 N ·m 2 / kg 2(2)在天文上的应用:(M :天体质量;R :天体半径;g :天体表面重力加速度;r 表示卫星或行星的轨道半径,h 表示离地面或天体表面的高度))a 、万有引力=向心力 F 万=F 向即 '422222mg ma r Tm r m r v m r Mm G =====πω 由此可得:①天体的质量: ,注意是被围绕天体(处于圆心处)的质量。
物理选修3-2知识点归纳
物理选修3-2知识点归纳(鲁科版)第一章 电磁感应 第1节 磁生电的探索1.电磁感应:只要闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生电流。
国磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应,所产生的电流叫做感应的电流。
第2节 感应电动势与电磁感应定律1.感应电动势:电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。
2.法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
tkE ∆∆Φ=,k 为比例常数。
在国际单位制中,感应电动势E 的单位是V ,Φ的单位是Wb ,t 的单位是s , 1=k , 上式可以化简为t E ∆∆Φ=。
n 匝线圈的感应电动势大小为:tn E ∆∆Φ=。
磁通量的变化量仅由导线切割磁感线引起时,感应电动势的公式还可以写成:Blv E =。
第3节 电磁感应定律的应用1.涡流:将整块金属放在变化的磁场中,穿过金属块的磁通量发生变化,金属块内部就产生感应电流。
这种电流在金属块内部形成闭合回路,就像旋涡一样,我们把这种感应电流叫做涡电流(eddy current),简称涡流。
如图所示,把绝缘导线绕在块状铁芯上,当交变电流通过导线时,铁芯中会产生图中虚线所示的涡流。
在以上实验中,小铁锅的电阻很小,穿过铁锅的磁通量变比时产生的涡流较大,足以使水温升高;而玻璃杯是绝缘体,电阻很大,不产生涡流。
2.电磁炉:电磁炉的工作原理与涡流有关。
如图所示,当50 Hz 的交流电流入电磁炉时,经过整流变为直流电,再使其变为高频电流(20~50 kHz)进入炉内的线圈。
由于电流的变化频率较高,通过铁质锅底的磁通量变化率较大,根据电磁感应定律t E ∆∆Φ=/可知,产生的感应电动势也较大;铁质锅底是整块导体,电阻很小,所以在锅底能产生很强的涡电流,使锅底迅速发热,进而加热锅内的食物。
(1)与煤气灶、电饭锅等炊具相比,电磁炉具有很多优点:电磁炉利用涡流使锅直接发热,减少了能量传递的中间环节,能大大提高热效率;电磁炉使用时无烟火,无毒气、废气;电磁炉只对铁质锅具加热,炉体本身不发热……由于以上种种优点,电磁炉深受消费者的喜爱,被称为“绿色炉具”。
人教版高中物理选修3-2知识框图
第四章电磁感应【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】
2.电磁感应中的电路问题
受力情况、运动情况的动态分析:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力作用→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→···周而复始地循环,最终结果是加速度等于0,导体达到稳定运动状态。
处理此类问题要画好受力示意图,抓住加速度a=0时,速度v达到最值的特点。
4.电磁感应中的能量问题
电磁感应中涉及的功能关系,有:①克服安培力做功是将其他形式的能量转化为电能,且克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能量转化为电能;②感应电流通过电阻或者安培力做功,又可使电能转化为电阻的内能或机械能,且做多少功就转化多少能量。
主要解题方法有:①运用功的定义求解;②运用功能关系求解;③运用能的转化及守恒定律求解。
第五章交变电流
【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】
第六章传感器【本章知识框架】
【重点概念和方法梳理】。
物理选修3-2所有公式
1、磁通量BS =Φ (S B ⊥)2、电磁感应定律tn E ∆∆Φ= (平均值) 12Φ-Φ=∆Φ 常出现S t B n E ∆∆= 导体棒垂直磁感线运动 BLv E = (v B ⊥)rR v L B BIL F +==22安 导体棒转动切割磁感线 221L B E ω= 3、电荷量 r R n q +∆Φ= (r R n t r R t nt r R E t I q +∆Φ=∆+∆∆Φ=∆+=∆=__) 4、正弦式交变电流(1)磁通量、感应电动势、感应电流、磁通量变化率的关系中性面 BS m =Φ 0=E 0=I0=∆∆Φt 与中性面垂直的面:0=Φ m E m It ∆∆Φ也最大 (2)角速度n f Tt πππθω222==== ωπ2=∴T 周期 角度 t ωθ= 时间 ωθ=t (3)最大值 ωNBS E m = 有效值 2m E E = 瞬时值: t E e m ωsin = (从中性面开始)t E e m ωcos = (从线圈平面与磁场方向平行的位置开始)平均值: tN E ∆∆Φ=_ 12Φ-Φ=∆Φ 根据具体情况分析 (4)纯电阻电路中:电功、电能、电功率、焦耳热、电流表电压表示数——均用有效值总电路: t P E I t E W 总电电=== t r R I Q )(2+=总外电路(R ):路端电压 IR U = )(22r R E I I m m +== 功能关系:克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能(内能)5.理想变压器变压、变流规律(1)电压关系①由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U 1=E 1,副线圈两端的电压U 2=E 2,所以。
无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。
②输出电压U2仅由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定,即,与负载个数、电阻大小无关。
③若变压器有两个副线圈,则有,或。
④据知,当n2>n1时,U2>U1,这种变压器称为升压变压器;当n2<n1时,U2<U1,这种变压器称为降压变压器。
物理选修3-2知识点归纳
物理选修3-2知识点归纳一、电磁感应与发电机1. 电磁感应现象- 法拉第电磁感应定律:变化的磁场会在导体中产生电动势。
- 楞次定律:感应电流的方向总是试图抵消引起它的磁场变化。
- 感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
2. 电磁感应的应用- 发电机原理:利用导体在磁场中运动产生感应电动势来发电。
- 交流发电机与直流发电机的区别:交流发电机产生的是交流电,直流发电机通过换向器输出直流电。
3. 电磁感应的计算- 磁通量的计算:Φ = B·A·cosθ,其中B是磁场强度,A是面积,θ是磁场与面积法线之间的夹角。
- 感应电动势的计算:ε = -dΦ/dt,其中ε是感应电动势,dΦ/dt是磁通量的变化率。
二、交变电流1. 交流电的基本概念- 交流电:电流的方向和大小随时间周期性变化的电流。
- 正弦交流电:电流随时间的变化符合正弦规律。
2. 交流电的基本参数- 最大值(峰值):电流或电压在一个周期内的最大值。
- 有效值(RMS):交流电的热效应等效的直流电值。
- 周期和频率:周期是交流电完成一个循环的时间,频率是周期的倒数。
- 相位:描述交流电波形上某点位置的度量。
3. 交流电的计算- 交流电功率的计算:P = Vrms·Irms,其中P是功率,Vrms是电压有效值,Irms是电流有效值。
- 功率因数:表示电路中实际功率与视在功率的比值。
三、电磁波1. 电磁波的产生- 麦克斯韦方程组:描述电磁场的基本规律。
- 电磁波的产生:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,相互垂直并向外传播。
2. 电磁波的性质- 电磁波的传播:不需要介质,可以在真空中传播。
- 电磁波的速度:在真空中的速度等于光速,约为3×10^8 m/s。
- 电磁波的能量:电磁波携带能量,与频率成正比。
3. 电磁波的应用- 无线电通信:利用电磁波传输信息。
- 微波炉:利用微波加热食物。
- 医疗成像:如X射线、MRI等。
高中物理选修3-2公式总结
十一、恒定电流1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω•m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W =Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+电压关系U总=U1+U2+U3+ U 总=U1=U2=U3功率分配P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+10.欧姆表测电阻(1)电路组成(2)测量原理两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得Ig=E/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
高中物理 选修3-2 变压器 知识点及方法总结 题型分类总结 变压器电路分析
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。
②副线圈:与负极连接的线圈,也叫次级线圈。
③闭合铁芯(2)原理:电流磁效应、电磁感应(3)基本公式①功率关系:P入=P出无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系:U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时,U1n1=U2n2=U3n3③电流关系:只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时,副线圈对应的U2、I2也是有效值,当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时,副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样(4)几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图是自耦变压器的示意图。
这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。
如果把整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈,就可以升高电压。
调压变压器:就是一种自耦便要,它的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
②互感器{电压互感器:用来把高电压变成低电压电流互感器:用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高电压和大电流。
用变压器把高电压变成低电压,或者把大电流变成小电流,这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压,它的原线圈并联在高电压电路中,副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比(U1U2),可以算出高压电路中的电压。
(沪科版)高中物理选修3-2教师用书:第2章 2.3 探究电阻、电感和电容的作用 含解析
学习目标知识脉络1.知道电阻器对交变电流的阻碍作用.2.理解电感对交变电流的阻碍作用,知道感抗与哪些因素有关.3.掌握电容对交变电流的阻碍作用,知道容抗与哪些因素有关.(重点)4.掌握交变电流能“通过”电容器,理解阻抗感抗和容抗的实质.(重点、难点)电阻器、电感器对交变电流的作用[先填空]1.电阻对交流电的影响电阻器对直流和交变电流的影响是相同的.2.电感对交流电的影响电感既能让直流电通过又能让交变电流通过,但对交变电流有阻碍作用.(1)线圈的自感系数越大,电感对交变电流的阻碍作用也越大.(2)交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用也越大.3.感抗(1)定义:电感器对交变电流所起的阻碍作用的大小,叫感抗.(2)公式:XL=2πfL,单位:欧姆,国际代号:Ω.(3)规律:遵循欧姆定律,表达形式:I=.[再判断]1.电阻器对直流和交流都有阻碍作用,但对交流电阻碍作用更大.(×)2.电感器对交流电阻碍作用与频率有关,频率越高,阻碍作用越大.(√)3.电感器对恒定电流没有阻碍作用.(×)[后思考]1.电感器对交变电流的阻碍,与交变电流的频率有关吗?【提示】有关.交变电流的频率越高,电感器的阻碍作用就越大.2.电感对交变电流有阻碍作用,怎样理解频率越高,感抗越大?【提示】当交变电流通过线圈时,线圈中就要产生自感电动势,而自感电动势总是阻碍电流的变化,这种阻碍作用与交变电流的频率有关,频率越高,电流变化越快,磁通量变化率越大,自感电动势越大,阻碍作用越大.[合作探讨]如图231所示,把线圈L与白炽灯串联起来,先把它们接到直流电源上,再把它们接到交流电源上.取直流电源的电压与交流电压的有效值相等.图231①构造:它的线圈有的是绕在圆柱形的铁氧体芯上或空心.②特点:匝数少,自感系数L小.它只对频率很高的交流电产生很大的阻碍作用,而对低频交流电的阻碍作用较小.故高频扼流圈的作用是“通低频、阻高频”.1.交变电流通过一段长直导线时,电流为I,如果把这根长直导线绕成线圈,接入原电路,通过线圈的电流为I′,则( ) A.I′>I B.I′<IC.I′=I D.无法比较【解析】长直导线的自感系数很小,其对交变电流的阻碍作用可以看做是纯电阻,流经它的交变电流只受到导线电阻的阻碍作用.当导线绕成线圈后,电阻值未变,但自感系数增大,对交变电流的阻碍作用不仅有电阻,而且有线圈的阻碍作用(感抗),阻碍作用增大,电流减小,即I′<I,故B对.【答案】B2.(多选)如图232所示电路中,L为电感线圈,R为灯泡,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交流电源的电压u=220sin100πt V,若保持电压的有效值不变,只将电源频率改为100 Hz,下列说法正确的是( )图232A.电流表示数增大B.电压表示数增大C.灯泡变暗D.灯泡变亮【解析】由u=220sin 100πt V可得电源原来的频率为f= Hz =50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时,线圈的感抗增大;线圈两端电压有效值增大,电压表示数增大,故选项B正确;在总电压的有效值不变的情况下,电路中的电流减少,选项A错.灯泡的电阻R是一定的,电流减小时,实际消耗的电功率减小,灯泡变暗,选项C正确,D错.【答案】BC3.(多选)如图233所示实验电路中,若直流电压和交变电压的有效值相等,S为双刀双掷开关,下面哪些叙述正确( )图233A.当S掷向a、b时灯较亮,掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗,掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d,把电感线圈中的铁芯抽出来时灯变亮D.S掷向c、d,电源电压不变,而使频率减小时,灯变暗【解析】线圈对恒定电流无感抗,对交变电流有感抗,当交流电频率减小时,感抗变小,灯变亮,并且是有铁芯时感抗更大,故铁芯抽出时灯变亮.【答案】AC对电感器的认识感抗随交变电流频率的增大而增大,自感系数越大,感抗也越大,而感抗在电路中所起作用与电阻的阻碍作用相同.电容器对交变电流的作用[先填空]1.电容对交流电的影响电容器不能让直流“通过”但能让交变电流“通过”,但对交变电流有阻碍作用.(1)电容器的电容越大,阻碍作用越小.(2)交流电的频率越高,阻碍作用越小.2.容抗(1)定义:电容器对交变电流所起阻碍作用的大小,叫容抗.(2)公式:XC=,单位:欧姆,国际代号:Ω.(3)规律:遵循欧姆定律,表达形式:I=.[再判断]1.电容器两极板间是绝缘的,因而任何情况下电容支路上都没有电流通过.(×)2.电阻、电感、电容对交流电的阻碍本质是不同的.(√)3.电容器交替进行充放电,电路中就有电流“通过”了电容器.(√)[后思考]1.直流电路和交流电路中影响电压和电流关系的因素一样吗?【提示】不完全一样.直流电路中影响电压和电流关系的是电阻;而交流电路中影响电压和电流关系的不仅有电阻,还有线圈的感抗与电容器的容抗,它们对交变电流表现出不同的行为,存在着不同的作用.有着本质的区别.2.交变电流是真的通过了电容器吗?【提示】不是.交变电流反复给电容器充电、放电,在电容器的充、放电过程中,形成了充电电流和放电电流,可以对外做功,如使灯泡发光,好象是交变电流“通过”了电容器.实质上没有通过.[合作探讨]如图234所示,白炽灯L与电容器C串联后接在A、B两点,A、B两点再连接在电压为U的直流或交流电源上.图234探讨1:在A、B两点连在直流电源和交流电源上,白炽灯L的发光情况如何?【提示】在A、B两点连在直流电源上时,白炽灯L不发光,连在交流电源上时,白炽灯L发光.探讨2:增大交变电流的频率,白炽灯的亮度如何变化?【提示】白炽灯L变亮.[核心点击]1.交变电流能“通过”电容器的实质电容器的两极板之间是相互绝缘的,不论是恒定电流还是交变电流,自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘介质.通常所说的交变电流“通过”电容器,并不是自由电荷穿过了电容器,而是在交流电源作用下,当电压升高时电容器充电,电容器极板上的电荷量增加,形成充电电流,如图235甲;当电压降低时电容器放电,电容器极板上的电荷量减少,形成放电电流,如图235乙.由于电容器反复不断地充电和放电,使电路中有持续的交变电流.甲:充电乙:放电图2352.电容器对交变电流产生阻碍作用的实质(1)在电容器充电与放电过程中,电容器两极间形成跟原电压相反的电压,这就对电流产生了阻碍作用,即容抗XC.(2)电容越大,在同样电压下电容器聚集的电荷就越多,因此容抗就越小;交变电流的频率越高,充电和放电就进行得越快,因此容抗就越小.电容器的容抗XC跟它的电容C和交变电流频率f间关系:XC =.3.电阻、感抗、容抗的区别电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与不动的离子间的碰撞电感器的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中特点对直流、交流均有阻碍作用通直流、阻交流、通低频、阻高频通交流、隔直流、通高频、阻低频决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定,与温度有关由电感器本身的自感系数和交流电的频率决定由电容的大小和交流电的频率决定电能的转化与做功电流通过电阻做功,电能转化为内能电能和磁场能往复转化电流的能与电场的能往复转化4.两个相同的灯泡L1和L2,分别与两个相同的电容器C1和C2连接,如图236所示.图中甲电路两端加恒定电压U1,乙电路两端加最大值为1.2U1的正弦交变电压U2,则此两灯的发光情况是( )甲乙图236A.L1灯比L2灯亮B.L1灯发光,L2灯不发光C.L1灯不发光,L2灯发光D.两灯亮度相同【解析】电容器通交流、隔直流,所以L1灯不发光.【答案】C5.(多选)如图237所示,当交流电源的电压(有效值)U=220 V,频率f=50 Hz时,3只灯L1、L2、L3的亮度相同(L无直流电阻),若将交流电源的频率变为f=100 Hz,则( )图237A.L1灯比原来亮B.L2灯比原来亮C.L3灯和原来一样亮D.L3灯比原来亮【解析】电容的容抗与交流电的频率有关,频率越高,容抗越小,即对高频交流电的阻碍作用小,所以A项对;电感线圈对交流电的阻碍作用随频率升高而增加,所以B项错;电阻R中电流只与交流电有效值及R值有关,所以C项正确,D项错误.【答案】AC6.如图238所示的电路,F为一交流发电机,C为平行板电容器,为使电流表A的示数增加,可行的办法是( )图238A.使发电机F的转速增加B.使发电机F的转速减小C.在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两极板间距离增大【解析】当发电机转速增加时,交变电流的频率增大,容抗减小,电流表A的读数增大,A项正确,B项错误;在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时,电容器的电容减小,使电容器两极板间距离增大时电容也减小,当电容减小时,容抗增大,对交变电流的阻碍作用增大,电流表A示数减小,C,D错误,故正确答案为A.【答案】A电容器的充放电(1)当电容器与直流电源的两极相连接时,接通的瞬间因电容器充电产生瞬时电流.充电完毕后,电容器两极板间电压与电源两极间电压相等,电路中没有电流.(2)当电容器与交流电源相连时,由于交流电压不断变化,所以电容器不断充电、放电,形成充、放电电流.。
(完整版)高中物理选修3-2知识点清单(非常详细)
(完整版)高中物理必修3-2知识点清单(非常详细)第一章 电磁感应第二章 楞次定律和自感现象一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B 的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S 和B 的乘积. 2.公式:Φ=B ·S .3.单位:1 Wb =1_T ·m 2.4.标矢性:磁通量是标量,但有正、负. 二、电磁感应 1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象. 2.产生感应电流的条件(1)电路闭合;(2)磁通量变化. 3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能.特别提醒:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.三、感应电流方向的判断 1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (2)适用情况:所有的电磁感应现象. 2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.3.楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因,推论如下:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”; (2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”; (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”四、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势.产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻.(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I =ER +r.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式:E =n ΔΦΔt,n 为线圈匝数.3.导体切割磁感线的情形(1)若B 、l 、v 相互垂直,则E =Blv .(2)若B ⊥l ,l ⊥v ,v 与B 夹角为θ,则E =Blv sin_θ. 五、自感与涡流 1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.(2)表达式:E =L ΔIΔt.(3)自感系数L 的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关. 2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的感应电流. (1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.考点一 公式E =n ΔΦ/Δt 的应用 1.感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系.(2)当ΔΦ仅由B 引起时,则E =n S ΔB Δt ;当ΔΦ仅由S 引起时,则E =n B ΔSΔt.2.磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t 图象上某点切线的斜率.3.应用电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E =n ΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E =nS ΔBΔt求感应电动势时,S 为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路电阻R 有关,与时间长短无关.推导如下:q =I Δt =n ΔΦΔtR Δt =n ΔΦR.考点二 公式E =Blv 的应用 1.使用条件本公式是在一定条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需B 、l 、v 三者相互垂直.实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的分量进行计算,公式可为E =Blv sin θ,θ为B 与v 方向间的夹角.2.使用范围导体平动切割磁感线时,若v 为平均速度,则E 为平均感应电动势,即E =Bl v .若v 为瞬时速度,则E 为相应的瞬时感应电动势.3.有效性公式中的l 为有效切割长度,即导体与v 垂直的方向上的投影长度.例如,求下图中MN 两点间的电动势时,有效长度分别为甲图:l=cd sin β.乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0.丙图:沿v1方向运动时,l=2R;沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R.4.相对性E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对关系.考点三自感现象的分析1.自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.2.自感现象的四个特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.3.自感现象中的能量转化通电自感中,电能转化为磁场能;断电自感中,磁场能转化为电能.4.分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程,线圈中电流逐渐变大,断电过程,线圈中电流逐渐变小,方向不变.此时线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路.(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断,在于对电流大小的分析,若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭.六、电磁感应中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电阻.2.电源电动势和路端电压 (1)电动势:E =Blv 或E =n ΔΦΔt . (2)路端电压:U =IR =ER +r·R .二、电磁感应中的图象问题 1.图象类型(1)随时间t 变化的图象如B -t 图象、Φ-t 图象、E -t 图象和i -t 图象. (2)随位移x 变化的图象如E -x 图象和i -x 图象. 2.问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象.(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量. (3)利用给出的图象判断或画出新的图象.考点一 电磁感应中的电路问题1.对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就是电源,如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等.这种电源将其他形式的能转化为电能.2.对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成.3.解决电磁感应中电路问题的一般思路:(1)确定等效电源,利用E =n ΔΦΔt或E =Blv sin θ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系),画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解. 4.(1)对等效于电源的导体或线圈,两端的电压一般不等于感应电动势,只有在其电阻不计时才相等.(2)沿等效电源中感应电流的方向,电势逐渐升高. 考点二 电磁感应中的图象问题 1.题型特点一般可把图象问题分为三类:(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量; (3)根据图象定量计算. 2.解题关键弄清初始条件,正负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进、出磁场的转折点是解决问题的关键.3.解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类,即是B -t 图象还是Φ-t 图象,或者是E -t 图象、I -t 图象等; (2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式; (5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等; (6)画出图象或判断图象.4.解决图象类选择题的最简方法——分类排除法.首先对题中给出的四个图象根据大小或方向变化特点分类,然后定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是用物理量的方向,排除错误选项,此法最简捷、最有效.第三章 交变电流 传感器一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流. 2.正弦交流电(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动. (2)中性面①定义:与磁场方向垂直的平面.②特点:线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零.线圈每经过中性面一次,电流的方向就改变一次.(3)图象:用以描述交变电流随时间变化的规律,如果线圈从中性面位置开始计时,其图象为正弦曲线.二、描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率的关系:T =1f.2.峰值和有效值(1)峰值:交变电流的峰值是它能达到的最大值.(2)有效值:让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,则这个恒定电流I 、恒定电压U 就是这个交变电流的有效值.(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系IU E 3.平均值:E =n ΔΦΔt=BL v .考点一 交变电流的变化规律1.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)图象2.(1)线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ最大,ΔΦΔt=0,e =0,i =0,电流方向将发生改变.(2)线圈平面与中性面垂直时,S ∥B ,Φ=0,ΔΦΔt最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变.3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时,电流的瞬时值表达式才是正弦形式,其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关.(2)注意峰值公式E m =nBS ω中的S 为有效面积. (3)在解决有关交变电流的图象问题时,应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来,再根据特殊位置求特征解.考点二 交流电有效值的求解 1.正弦式交流电有效值的求解 利用I =I m2,U =U m 2,E =E m2计算.2.非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的,所以进行有效值计算时,要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算.注意“三同”:即“相同电阻”,“相同时间”内产生“相同热量”.计算时“相同时间”要取周期的整数倍,一般取一个周期.考点三 交变电流的“四值”的比较1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度ω,ω=2πT=2πf .(2)确定正弦交变电流的峰值,根据已知图象读出或由公式E m =nBS ω求出相应峰值. (3)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式. ①线圈从中性面位置开始转动,则i -t 图象为正弦函数图象,函数式为i =I m sin ωt . ②线圈从垂直中性面位置开始转动,则i -t 图象为余弦函数图象,函数式为i =I m cos ωt三、变压器原理1.工作原理:电磁感应的互感现象. 2.理想变压器的基本关系式 (1)功率关系:P 入=P 出.(2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,若n 1>n 2,为降压变压器;若n 1<n 2,为升压变压器.(3)电流关系:只有一个副线圈时,I 1I 2=n 2n 1; 有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I n .四、远距离输电1.输电线路(如图所示)2.输送电流(1)I =P U. (2)I =U -U ′R.3.电压损失 (1)ΔU =U -U ′. (2)ΔU =IR . 4.功率损失 (1)ΔP =P -P ′.(2)ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R =ΔU 2R .考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1.基本关系(1)P 入=P 出,(有多个副线圈时,P 1=P 2+P 3+……)(2)U 1U 2=n 1n 2,有多个副线圈时,仍然成立.(3)I 1I 2=n 2n 1,电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2.制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定. 3.关于理想变压器的四点说明: (1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值. 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U 1不变,根据U 1U 2=n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化,U 2不变.(2)当负载电阻发生变化时,I 2变化,根据I 1I 2=n 2n 1可以判断I 1的变化情况.(3)I 2变化引起P 2变化,根据P 1=P 2,可以判断P 1的变化. 2.负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U 1不变,n 1n 2发生变化,U 2变化. (2)R 不变,U 2变化,I 2发生变化.(3)根据P 2=U 22R和P 1=P 2,可以判断P 2变化时,P 1发生变化,U 1不变时,I 1发生变化.3.变压器动态分析的思路流程考点三 关于远距离输电问题的分析 1.远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序,或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析.2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例):(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3.(2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线.(3)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率:P 损=I 线ΔU =I 2线R 线=⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线.3.解决远距离输电问题应注意下列几点(1)画出输电电路图.(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等. (3)输电线长度等于距离的2倍.(4)计算线路功率损失一般用P 损=I 2R 线.。
高中物理选修3必背公式
电磁学常用公式库仑定律:F=kQq/r²电场强度:E=F/q点电荷电场强度:E=kQ/r²匀强电场:E=U/d电势能:E₁=qφ电势差:U₁₂=φ₁-φ₂静电力做功:W₁₂=qU₁₂电容定义式:C=Q/U电容:C=εS/4πkd带电粒子在匀强电场中的运动加速匀强电场:1/2*mv² =qUv² =2qU/m偏转匀强电场:运动时间:t=x/v₀垂直加速度:a=qU/md垂直位移:y=1/2*at₂ =1/2*(qU/md)*(x/v₀)²偏转角:θ=v⊥/v₀=qUx/md(v₀)²微观电流:I=nesv电源非静电力做功:W=εq欧姆定律:I=U/R串联电路电流:I₁=I₂=I₃= ……电压:U =U₁+U₂+U₃+ ……并联电路电压:U₁=U₂=U₃= ……电流:I =I₁+I₂+I₃+ ……电阻串联:R =R₁+R₂+R₃+ ……电阻并联:1/R =1/R₁+1/R₂+1/R₃+ …… 焦耳定律:Q=I² RtP=I² RP=U² /R电功率:W=UIt电功:P=UI电阻定律:R=ρl/S全电路欧姆定律:ε=I(R+r)ε=U外+U内安培力:F=ILBsinθ磁通量:Φ=BS电磁感应感应电动势:E=nΔΦ/Δt导线切割磁感线:ΔS=lvΔtE=Blv*sinθ感生电动势:E=LΔI/Δt高中物理电磁学公式总整理电子电量为库仑(Coul),1Coul= 电子电量。
一、静电学1.库仑定律,描述空间中两点电荷之间的电力,,由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。
2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场,导体表面电场方向与表面垂直。
电力线的切线方向为电场方向,电力线越密集电场强度越大。
平行板间的电场3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。
本式以以无限远为零位面。
4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。
导体内部为等电位。
高中物理选修3-2:9-3
)
答案: 答案: C
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
栏目导引
3.如右图所示,一导体圆环位于纸面内,O为圆心.环内两个圆心 如右图所示,一导体圆环位于纸面内, 为圆心 为圆心. 如右图所示 角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等, 角为 °的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等, 方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕 转动,M端通过滑动触点与 方向相反且均与纸面垂直.导体杆 可绕O转动, 端通过滑动触点与 可绕 转动 圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻R.杆 以匀角速度ω逆时针转 圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻 杆OM以匀角速度 逆时针转 以匀角速度 时恰好在图示位置. 流经电阻R的电流方向为正 动 , t=0时恰好在图示位置. 规定从 到 b流经电阻 的电流方向为正 , = 时恰好在图示位置 规定从a到 流经电阻 的电流方向为正, 圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t= 开始转动一周的过程中 开始转动一周的过程中, 圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从 =0开始转动一周的过程中,电 流随ωt变化的图象是 流随 变化的图象是( 变化的图象是 )
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
栏目导引
4.安培力在两种不同情况下的作用 . 情况 类型
具体描述
安培力做功 对导体做负功, 对导体做负功, 即导体克服安培 力做功, 力做功,是导体 运动的阻力
能量转化
电磁 阻尼
当磁场不动, 当磁场不动,导体做切割磁感线 的运动时, 的运动时,导体所受的安培力与 导体运动方向相反 当导体开始时静止,磁场 磁体 磁体) 当导体开始时静止,磁场(磁体
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1、磁通量BS =Φ (S B ⊥)
2、电磁感应定律t
n
E ∆∆Φ= (平均值) 12Φ-Φ=∆Φ 常出现S t B
n E ∆∆=
导体棒垂直磁感线运动 BLv E = (v B ⊥)r
R v
L B BIL F +==22安
导体棒转动切割磁感线 22
1
L B E ω=
3、电荷量 r R n q +∆Φ= (r
R n
t r R t n
t r R E t I q +∆Φ
=∆+∆∆Φ
=∆+=∆=_
_
) 4、正弦式交变电流
(1)磁通量、感应电动势、感应电流、磁通量变化率的关系
中性面 BS m =Φ 0=E 0=I 0=∆∆Φ
t
与中性面垂直的面:0=Φ m E m I t
∆∆Φ
也最大 (2)角速度n f T
t
πππ
θ
ω222===
=
ω
π
2=
∴T 周期 角度
t ωθ= 时间 ω
θ=
t (3)最大值 ωNBS E m = 有效值 2
m
E E =
瞬时值: t E e m ωsin = (从中性面开始)
t E e m ωcos = (从线圈平面与磁场方向平行的位置开始)
平均值: t
N
E ∆∆Φ
=_
12Φ-Φ=∆Φ 根据具体情况分析 (4)纯电阻电路中:电功、电能、电功率、焦耳热、电流表电压表示数——均用有效值
总电路: t P EIt E W 总电电=== t r R I Q )(2
+=总
)(22
r R I r
R E EI P +=+==总
外电路(R ):路端电压 IR U = )
(22r R E I I m
m
+==
R
U R I UI P R 22
=== Rt I Q R 2
=
功能关系:克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能(内能)
安电W E -= 克安电W E = 安W Q -= 克安W Q = 安电P P =
5.理想变压器变压、变流规律 (1)电压关系
①由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U 1=E 1,副线圈两端的电压U 2=E 2,所以。
无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。
②输出电压U 2仅由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定,即,与负载个数、电
阻大小无关。
③若变压器有两个副线圈,则有,或。
④据知,当n 2>n 1时,U 2>U 1,这种变压器称为升压变压器;当n 2<n 1时,U 2<U 1,这种
变压器称为降压变压器。
(2)功率关系
由于理想变压器,不考虑能量损失。
(3)电流关系
当只有一个副线圈时,由功率关系I 1U 1=I 2U 2得:
同理当有多个副线圈时由I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3+……得: I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3+……
6、理想变压器的动态分析问题
理想变压器的动态分析问题,大致有两种情况: 一类是负载电阻不变,原副线圈的电压
,电流
,输入和输出功率
随匝数比变化
而变化的情况。
另一类是匝数比不变,上述各量随负载电阻变化而变化的情况。
不论哪种情况都要注意:
(1)根据题意弄清变量与不变量。
(2)要弄清“谁决定于谁”的制约关系,即理想变压器各物理量变化的决定因素。
动态分析问题的思路程序可表示为:
7、远距离输电的基本电路和电压损失、功率损失的计算
(1)远距离输电的基本电路
由于发电机本身的输出电压不可能很高,所以采用高压输电时,在发电站内需用升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电,到达用电区再用降压变压器降到所需的电压,基本电路如图所示:
(2)输电线路上的功率损耗和电压损失
①功率关系
P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3
②电压、电流关系
,,U2=U线+U3,I2=I3=I线。
③输电电流。
④输电导线上损耗的电功率。