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”。

（2）涡流既有利，也有害。

例如，变压器、电动机和发电机的铁芯常会因涡流损失大量的电能并导致设备发热。

3.感应电量的计算：（1）根据法拉第电磁感应定律，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。

设在时间t ∆内通过导线截面的电量为q ，则根据电流定义式t q I ∆=/及法拉第电磁感应定律t n E ∆∆Φ=/，得： Rn t R E t I q ∆Φ=∆⋅=∆⋅=如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1），则R q /∆Φ=。

上式中n 为线圈的匝数，∆Φ为磁通量的变化量，R 为闭合电路的总电阻。

可见，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，在时间t ∆内通过导线截面的电量q 仅由线圈的匝数n 、磁通量的变化量∆Φ和闭合电路的电阻R 决定，与发生磁通量的变化量的时间无关。

因此，要快速求得通过导体横截面积的电量q ，关键是正确求得磁通量的变化量∆Φ。

磁通量的变化量∆Φ是指穿过某一面积末时刻的磁通量2Φ与穿过这一面积初时刻的磁通量2Φ之差，即12Φ-Φ=∆Φ。

在计算∆Φ时，通常只取其绝对值，如果2Φ与1Φ反向，那么2Φ与1Φ的符号相反。

线圈在匀强磁场中转动，产生交变电流，在一个周期内穿过线圈的磁通量的变化量0=∆Φ故通过线圈的电量q=0。

穿过闭合电路磁通量变化的形式一般有下列几种情况：a. 闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的分量S 不变，磁感应强度B 发生变化时， S B ⋅∆=∆Φ；b. 磁感应强度B 不变，闭合电路的面积在垂直于磁场方向上的分量S 发生变化时，S B ∆⋅=∆Φ；c. 磁感应强度B 与闭合电路的面积在垂直于磁场方向的分量S 均发生变化时12Φ-Φ=∆Φ。

第二章 楞次定律和自感现象 第1节 感应电流的方向1.楞次定律：感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，称为楞次定律。

2.右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指在同一平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

第2节 自感1.自感现象：由导体自身的电流变化所产生的电磁感应现象叫做自感现象。

（1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

①以上表述是充分必要条件。

不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

②磁通量的变化”可能是： a. 导体所围面积的变化； b. 磁场与导体相对位置的变化； c. 磁场本身强弱的变化;d. 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。

这个表述是充分条件，不是必要的。

在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。

（2）感应电流的方向：右手定则①大拇指的方向是导体相对磁场的切割磁感线的运动方向，即有可能是导体运动而磁场未动，也可能是导体未动而磁场运动。

②四指表示电流方向，对切割磁感线的导体而言也就是感应电动势的方向，切割磁感线的导体相当于电源，在电源内部电流从电势低的负极流向电势高的正极。

③右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者的相互垂直关系． 2.自感电动势：由导体自身电流变化所产生的感应电动势称为自感电动势。

（1） 感应电动势产生的条件：穿过电路的磁通量发生变化。

这里不要求闭合。

无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。

这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。

但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。

3.法拉第电磁感应定律：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，即t kE ∆∆Φ=，在国际单位制中可以证明其中的k=1，所以有t E ∆∆Φ=。

对于n 匝线圈有tn E ∆∆Φ=。

在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：αsin BLv E ⋅=（α是B 与v 之间的夹角）。

4.自感：自感系数简称自感。

第3节 自感现象的应用1.左手定则与右手定则的应用：（1）明确左手定则和右手定则的实质。

左手定则适用于通电导体在磁场中的运动情况，也就是说适用于电动机，而右手定则适用于电磁感应现象，也就是说适用于发电机。

（2）联系生产实际，按照习惯人们干活都是先用右手后动左手，记忆应当是“右发左动”，这样对定则的使用会起到很好的帮助作用。

第三章 交变电流 第1节 交变电流的特点1.交变流电：电流大小和方向随时间做周期性变化，这种电流称为交变电流，简称交流电。

2.周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间，叫做交变电流的周期，用符号T 表示，在国际单位制中它的单位是s 。

周期越大，表示交变电流完成1次周期性变化所需要的时间越长，也就是变化得越慢。

3.频率：交变电流在1s 内完成周期性变化次数，用符号f 表示。

国际单位中它的单位是Hz 。

频繁越大，交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数越多，变化得越快。

周期与频繁的关系：fT 1=。

4.正弦式交变电流：电流的大小和方向随之时间按正弦规律变化，这种电流叫做正弦式交变电流。

正弦式交变电流电压及交变电流的有效值和峰值之间的关系是： m m U U U 707.02≈=，m m I I I 707.02≈=（1）交变电流渡过电阻R 时在时间t 内产生的热量，可以直接用焦耳定律公式：Rt I Q 2=其中电流I 是有效值。

（2）电器元件或设备对电压或电流有一定的耐受极限，一旦超过这一极限，就会损坏元件设备。

在这种情况下就要老虎交流的最大值而不是有效值。

交变电流的变化规律：（角度为线圈与中性面的夹角算起）t E e m ωsin =，其中νnBl E m 2=t RER e i m ωsin ==，又R E m 为感应电流的最大值用m I 表示，则感应电流的瞬时值为：t I i m ωsin =。

第四章 远距离输电第1节 三相交变电流到我家1.变压器：在交流电的传输过程中，必须有能升高电压或降低电压的设备来满足各种不同的需要，这种设备称为变压器。

2.原线圈：与电原相连的线圈叫原线圈，或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈。

原、副线圈的匝数分别用符号1n 和2n 表示。

原线圈两端的电压又叫输入电压，用符号1U 表示，副线圈两端的电压又叫输出电压，用符号2U 表示。

3.自耦变压器：只有一个绕线组的变压器。

自耦变压器的工作原理和一般的双绕组变压器一样，原、副边的电压比等于匝数比。

4.电功率损失：电流渡过输电导线时，电流的热效应会引起电功率的损失。

损失的电功率R I P 2=，即在输电线路上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比。

5.电压损失：导线有电阻，输电线上有电压损失（损失的电压IR U =），使得用电设备两端的电压比供电电压低。

对于交流输电线路，感抗和容抗也会造成电压损失。

高压输电：由UIP=知，在保证输送电功率P不变的情况下，必须提高输送电压U才能减小电流I。

也就是说，远距离输电必须采用高压输电。

6.采用高压输电的原因：（1）任何导线都有一定的电阻，当电流通过输电线时，会有一部分电能转化为内能而损失。

线路越长，电阻越大，这部分能量损失就越多。

当发电站输出的功率P一定时，根据公式P＝UI可知，如果提高输电电压U，则可减小输电电流I。

根据焦耳定律Q＝I2Rt，当电流I减小时，输电线上损失的内能将会大大减少。

远距离输电就是通过升高电压来减小输电电流，从而减少线路上电能损耗的。

（2）由于制造高电压大功率的直流发电机在技术上难度很大，又无法直接升高直流电电压，因此远距离送电损耗仍很大。

同时，采用高电压输电，给用户带来了极大的安全隐患，而且对用电器的耐压要求有所提高，相应的技术要求和制造成本都会上升。

为解决这些问题，人们想起了被冷落多年的交流电。

交流电是大小和方向做周期性变化的电流，它很容易实现变压。

7.变压器如何改变电压：在远距离高压交流输电系统中，需要一种能按实际要求将电压升高或降低的设备——变压器（1）变压器是由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两组线圈组成的，接电源的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)，接负载的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)。

（2）发电机发出的电压一般只有几千伏至十几千伏，远距离送电时，需经过升压变压器升高电压，再用高压线向外输送。

（3）高压电到了用电区，先要进入变电站用降压变压器将电压降低，当电压降至l0kV时，可把其中一部分电能配送给需要10kV电压的工厂，其余的则送到低压变电站，将电压降到220/380V 后，便可配送给一般用户。