高中物理選修3-2復(fù)習(xí)提綱(魯科版)

1、v1.0可編輯可修改選修3-2»第一章電磁感應(yīng)第1節(jié)磁生電的探索1、電磁感應(yīng)：只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生電流。國磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)的電流。第2節(jié)感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律1、感應(yīng)電動勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。電路中感應(yīng)電動勢的大小與電路中磁通量變化的快慢有關(guān)。2、法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。Ek_,k為比例常數(shù)。在國際單位制中，感應(yīng)電動勢E的單位是V,的單位是Wb,t的單位是S,k1,上式可以化簡為E一。n匝線圈的感應(yīng)電動勢大小為：En。磁tt通量的變化量

2、僅由導(dǎo)線切割磁感線引起時，感應(yīng)電動勢的公式還可以寫成：EBlvo第3節(jié)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1、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(nèi)部就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)部形成閉合回路，就像旋渦一樣，我們把這種感應(yīng)電流叫做渦電流(eddycurrent),簡稱渦流。如圖所示，把絕緣導(dǎo)線繞在塊狀鐵芯上，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)線時，鐵芯中會產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生渦流。2、電磁爐：電磁爐的工作原理與渦流有關(guān)。如圖所示，當(dāng)50Hz的交流電流入電磁爐時，經(jīng)過整流

3、變?yōu)橹绷麟?，再使其變?yōu)楦哳l電流(2050kHz)進入爐內(nèi)的線圈。由于電流的變化頻率較高，通過鐵質(zhì)鍋底的磁通量變化率較大，根據(jù)電磁感應(yīng)定律E/t可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也較大；鐵質(zhì)鍋底是整塊導(dǎo)體，電阻很小，所以在鍋底能產(chǎn)生很強的渦電流，使鍋底迅速發(fā)熱，進而加熱鍋內(nèi)的食物。(1)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(zhì)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”。(2)渦流既有利，也有害。例如，變壓器、電動機和發(fā)電機的鐵芯常會因渦流損

4、失大量的電能并導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。3、感應(yīng)電量的計算：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁感應(yīng)現(xiàn)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(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量為q,則根據(jù)電流定義式Iq/t及法拉第電磁感應(yīng)定律En/t,得：EnqItt如果閉合電路是一個單匝線圈(n=1),RR則q/Ro上式中n為線圈的匝數(shù)，為磁通量的變化量，R為閉合電路的總電阻?？梢?，在電磁感應(yīng)現(xiàn)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(chǎn)生感應(yīng)電流，在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量q僅由線圈的匝數(shù)n、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(guān)。因此，要快速求得通

5、過導(dǎo)體橫截面積的電量q,關(guān)鍵是正確求得磁通量的變化量。磁通量的變化量是指穿過某一面積末時刻的磁通量2與穿過這一面積初時刻的磁通量2之差，即21。在計算時，通常只取其絕對值，如果2與1反向，那么2與1的符號相反。線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流，在一個周期內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量0故通過線圈的電量q=0。穿過閉合電路磁通量變化的形式一般有下列幾種情況：a.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(yīng)強度B發(fā)生變化時，BS;b.磁感應(yīng)強度B不變，閉合電路的面積在垂直于磁場方向上的分量S發(fā)生變化時，BS;c.磁感應(yīng)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21°

6、第二章楞次定律和自感現(xiàn)象第1節(jié)感應(yīng)電流的方向1、楞次定律：感應(yīng)電流的磁場，總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，稱為楞次定律。2、右手定則：伸開右手，讓拇指與其余四指在同一平面內(nèi)，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?qū)w運動方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。第2節(jié)自感1、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。(1)產(chǎn)生感應(yīng)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，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件，就必然產(chǎn)生感應(yīng)電流；反之，只要產(chǎn)生了感應(yīng)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

7、了變化。.磁通量的變化”可能是：a.導(dǎo)體所圍面積的變化；b.磁場與導(dǎo)體相對位置的變化；c.磁場本身強弱的變化。d.當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。這個表述是充分條件，不是必要的。在導(dǎo)體做切割磁感線運動時用它判定比較方便。(2)感應(yīng)電流的方向：右手定則大拇指的方向是導(dǎo)體相對磁場的切割磁感線的運動方向，即有可能是導(dǎo)體運動而磁場未動，也可能是導(dǎo)體未動而磁場運動。四指表示電流方向，對切割磁感線的導(dǎo)體而言也就是感應(yīng)電動勢的方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢低的負(fù)極流向電勢高的正極。右手定則反映了磁場方向、導(dǎo)體運動方向和電流方向三者的相互垂直關(guān)

8、系.2、自感電動勢：由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢。(1)感應(yīng)電動勢產(chǎn)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(yīng)電動勢產(chǎn)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(dāng)外電路閉合時，電路中才會有電流。3、法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)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Ek,在國際單位制中可以證明其中的k=1,所以有E1。對于n匝線圈有En。在導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況下，由法拉第電磁感應(yīng)定律可推出感應(yīng)電t動勢的大小是：EBLvsin(a是B與v之間的夾角)。4、自感：自感

9、系數(shù)簡稱自感。自感現(xiàn)象的應(yīng)用1、左手定則與右手定則的應(yīng)用:(1)明確左手定則和右手定則的實質(zhì)。左手定則適用于通電導(dǎo)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(yīng)現(xiàn)象，也就是說適用于發(fā)電機。(2)聯(lián)系生產(chǎn)實際，按照習(xí)慣人們干活都是先用右手后動左手，記憶應(yīng)當(dāng)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1、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。2、周期：交變電流完成一次周期性變化所需要的時間，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So周期越大，表示交變電流完成1次周期性變化所

10、需要的時間越長，也就是變化得越慢。3、頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化次數(shù)，用符號f表示。國際單位中它的單位是Hzo頻繁越大，交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)越多，變化得越快。周期與頻繁的關(guān)系：T-1。f4、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(guān)系是：UUm0.707Um,I4m0.707Im.2.2(1)交變電流渡過電阻R時在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量，可以直接用焦耳定律公式：QI2Rt其中電流I是有效值。(2)電器元件或設(shè)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(shè)備。在

11、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：(角度為線圈與中性面的夾角算起)eEmsint其中Em2nBli-emsint又上m為感應(yīng)電流的RRR最大彳用Im表示，則感應(yīng)電流的瞬時值為：iImsint。第四章遠距離輸電第1節(jié)三相交變電流到我家1、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(shè)備來滿足各種不同的需要，這種設(shè)備稱為變壓器。2、原線圈：與電原相連的線圈叫原線圈，或初級線圈，與負(fù)載相連的線圈叫副線圈或次級線圈。原、副線圈的匝數(shù)分別用符號m和稟表示。原線圈兩端的電壓又叫輸入電壓，用符號Ui表示，副線圈兩端的電壓又叫輸出電壓，用符號U2表示。第1頁共6頁2

12、V1.0可編輯可修改3、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(shù)比。4、電功率損失：電流渡過輸電導(dǎo)線時，電流的熱效應(yīng)會引起電功率的損失。損失的電功率PI2R,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。5、電壓損失：導(dǎo)線有電阻，輸電線上有電壓損失(損失的電壓UIR),使得用電設(shè)備兩端的電壓比供電電壓低。對于交流輸電線路，感抗和容抗也會造成電壓損失。高壓輸電：由PUI知，在保證輸送電功率P不變的情況下，必須提高輸送電壓U才能減小電流IO也就是說，遠距離輸電必須采用高壓輸電。6、采用高壓輸電的原因：(1)任

13、何導(dǎo)線都有一定的電阻，當(dāng)電流通過輸電線時，會有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失。線路越長，電阻越大，這部分能量損失就越多。當(dāng)發(fā)電站輸出的功率P一定時，根據(jù)公式P=UI可知，如果提高輸電電壓U,則可減小輸電電流Io根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,當(dāng)電流I減小時，輸電線上損失的內(nèi)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。(2)由于制造高電壓大功率的直流發(fā)電機在技術(shù)上難度很大，又無法直接升高直流電電壓，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(yīng)的技術(shù)要求和制造成本都會上升。為解決這些問題，人們想起了被

14、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(xiàn)變壓。7、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低或降低的設(shè)備一一變壓器(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(fù)載的線圈叫副線圈(也叫次級線圈)。(2)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(jīng)過升壓變壓器升高電壓，再用高壓線向外輸送。(3)高壓電到了用電區(qū)，先要進入變電站用降壓變壓器將電壓降低，當(dāng)電壓降至l0kV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220/380

15、V后，便可配送給一般用戶。(4)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(wǎng)也迅速擴展開來。電力開始成為工業(yè)的主要動力。(5)在實際應(yīng)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(wǎng)聯(lián)合，組成一個個四通八達的大電網(wǎng)系統(tǒng)。這樣，更有利于電力的合理調(diào)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(diào)節(jié)。8、理想變壓器：(1)、理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征：構(gòu)造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個閉合鐵芯上構(gòu)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(yīng)現(xiàn)象.特征：正因為是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在輸送

16、交變電第0頁共6頁4流的電能過程中改變交變電壓.(2)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U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：Eini1,E2n2忽略原、副線圈內(nèi)阻，有U1E1,U2E2o另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有12。由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為業(yè)曳在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器U2門2自身的能量損失(一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”)，有RP2而P1I1U1,P2I2U2于是又得理想變壓器的電流變

17、化規(guī)律為U1I1U2I2,L%11 2212 n1(3)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(nèi)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(shù)的差別.)理想變壓器的規(guī)律實質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現(xiàn)形式。這里要求熟記理想變壓器的兩個基本公式是：a.®n1,即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。U2n2b.2P出，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。c.需要特別引起注意的是：只有當(dāng)變壓器只有一個副線圈工作時，才有：U

18、1I1U2I2,-1-n212n12變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：P1U1I1型1/R,即在輸入電壓確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)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(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”。“負(fù)載”表示副線圈所接的用電器的實際功率。實際上，R越大，負(fù)載越?。籖越小，負(fù)載越大。這一點在審題時要特別注意。第五章傳感器及其應(yīng)用第1節(jié)揭開傳感器的“面紗”1、傳感器：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，叫做傳感器。2、作用：傳感器通常應(yīng)用在自動測量和自動控制系統(tǒng)中，擔(dān)負(fù)著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù)。由于電壓、

19、電流、電阻、電容和電感等電學(xué)量與壓力、位移、速率、加速度、流量、溫度、濃度等非電學(xué)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(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。3、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(xué)傳感器和生物傳感器。(1)物理傳感器是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)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(yīng)用廣，目前正向集成化、系列化、智能化方向發(fā)展。(2)化學(xué)傳感器是利用化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，如氣敏傳感器、濕敏傳感v1.0可編輯可修改非電學(xué)量敏感轉(zhuǎn)換元件元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量器等。這類傳感器很有發(fā)展前途，在環(huán)境保護、火災(zāi)報警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有極其廣泛的應(yīng)用。(3)生物傳感器是指利用生物化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，它是由固定生物體材料和適當(dāng)轉(zhuǎn)換器件組合成的系統(tǒng)，如組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶傳感器等。生物傳感器與物理傳感器和化學(xué)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(zhì)。將生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸等作為感受器，更成為當(dāng)代生物傳感器發(fā)展的主流。這類傳感器專一性好，易操作，設(shè)備簡單，測量快速