高考物理知識歸納（六）

----------------------磁場、電磁感應(yīng)和交流電

磁場 基本特性,來源,

方向(小磁針靜止時極的指向,磁感線的切線方向,外部(NS)內(nèi)部(SN)組成閉合曲線

要熟悉五種典型磁場的磁感線空間分布（正確分析解答問題的關(guān)健）

腦中要有各種磁源產(chǎn)生的磁感線的立體空間分布觀念；會從不同的角度看、畫、識 各種磁感線分布圖

能夠?qū)⒋鸥芯�分布的立體、空間圖轉(zhuǎn)化成不同方向的平面圖（正視、符視、側(cè)視、剖視圖）

安培右手定則：電產(chǎn)生磁 安培分子電流假說，磁產(chǎn)生的實質(zhì)(磁現(xiàn)象電本質(zhì))奧斯特和羅蘭實驗

安培左手定則(與力有關(guān)) 磁通量概念一定要指明“是哪一個面積的、方向如何”且是雙向標量

F_安=B I L  f_洛=q B v 建立電流的微觀圖景(物理模型)

從安培力F=ILBsinθ和I=neSv推出f=qvBsinθ。

典型的比值定義

(E= E=k) (B= B=k ) (u=) ( R= R=) (C= C=)

磁感強度B：由這些公式寫出B單位，單位公式

B= ;  B=  ;    E=BLv  B= ； B=k（直導(dǎo)體） ；B=NI（螺線管）

qBv = m   R =  B =  ;     

電學(xué)中的三個力：F_電=q E =q   F_安=B I L    f_洛= q B v

注意：①、B⊥L時，f_洛最大，f_洛= q B v

（f 、B 、v三者方向兩兩垂直且力f方向時刻與速度v垂直）導(dǎo)致粒子做勻速圓周運動。

②、B || v時，f_洛=0 做勻速直線運動。

③、B與v成夾角時，（帶電粒子沿一般方向射入磁場），

可把v分解為（垂直B分量v_⊥，此方向勻速圓周運動；平行B分量v_|| ，此方向勻速直線運動。）

合運動為等距螺旋線運動。

帶電粒子在磁場中圓周運動（關(guān)健是畫出運動軌跡圖,畫圖應(yīng)規(guī)范）。

規(guī)律： (不能直接用)   

1、找圓心：①(圓心的確定)因f_洛一定指向圓心，f_洛⊥v任意兩個f_洛方向的指向交點為圓心；

②任意一弦的中垂線一定過圓心；   ③兩速度方向夾角的角平分線一定過圓心。

2、求半徑(兩個方面)：①物理規(guī)律 

②由軌跡圖得出幾何關(guān)系方程     ( 解題時應(yīng)突出這兩條方程 )

  幾何關(guān)系：速度的偏向角=偏轉(zhuǎn)圓弧所對應(yīng)的圓心角(回旋角)=2倍的弦切角

相對的弦切角相等，相鄰弦切角互補  由軌跡畫及幾何關(guān)系式列出：關(guān)于半徑的幾何關(guān)系式去求。

3、求粒子的運動時間：偏向角（圓心角、回旋角）=2倍的弦切角，即=2

  ×T

4、圓周運動有關(guān)的對稱規(guī)律：特別注意在文字中隱含著的臨界條件

a、從同一邊界射入的粒子，又從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等。

b、在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，一定沿徑向射出。

注意：均勻輻射狀的勻強磁場，圓形磁場，及周期性變化的磁場。

電磁感應(yīng)：.

1.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變化率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

內(nèi)容：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。

2.[感應(yīng)電動勢的大小計算公式]
1) E＝BLV                                             (垂直平動切割)   

2) …=?(普適公式) ε∝(法拉第電磁感應(yīng)定律)
3) E= nBSωsin（ωt+Φ）；E_m＝nBSω                (線圈轉(zhuǎn)動切割)
4)E＝BL²ω/2                                        (直導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動切割)         
5)*自感E_自＝nΔΦ/Δt＝＝L                    ( 自感 )

3.楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化,這就是楞次定律。

內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

B_感和I_感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻礙”兩字的含義(I_感的B是阻礙產(chǎn)生I_感的原因)

B_原方向?；B_原?變化(原方向是增還是減)；I_感方向?才能阻礙變化；再由I_感方向確定B_感方向。

楞次定律的多種表述

①從磁通量變化的角度：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

②從導(dǎo)體和磁場的相對運動：導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對運動時,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙相對運動。

③從感應(yīng)電流的磁場和原磁場：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同)

④楞次定律的特例──右手定則

在應(yīng)用中常見兩種情況：一是磁場不變，導(dǎo)體回路相對磁場運動；二是導(dǎo)體回路不動，磁場發(fā)生變化。

磁通量的變化與相對運動具有等效性：磁通量增加相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場接近，磁通量減少相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場遠離。因此，

從導(dǎo)體回路和磁場相對運動的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙相對運動；

從穿過導(dǎo)體回路的磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙磁通量的變化。

能量守恒表述：I_感效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動態(tài)分析，就是分析導(dǎo)體的受力和運動情況之間的動態(tài)關(guān)系。

一般可歸納為：

導(dǎo)體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力作用

導(dǎo)體所受合力隨之變化導(dǎo)體的加速度變化其速度隨之變化感應(yīng)電流也隨之變化

周而復(fù)始地循環(huán)，最后加速度小致零(速度將達到最大)導(dǎo)體將以此最大速度做勻速直線運動

“阻礙”和“變化”的含義

感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場。因此，不能認為感應(yīng)電流的磁場的方向和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。

磁通量變化                    感應(yīng)電流

感應(yīng)電流的磁場

發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的這部分電路就相當(dāng)于電源，在電源的內(nèi)部，電流的方向是從低電勢流向高電勢。

4.電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合

方法：從運動和力的關(guān)系著手，運用牛頓第二定律

(1)基本思路:受力分析→運動分析→變化趨向→確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)→由牛頓第二列方程求解．

(2)注意安培力的特點：

(3)純力學(xué)問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應(yīng)中多一個安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及相應(yīng)的摩擦力也隨之而變，導(dǎo)致物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問題時要注意上述聯(lián)系．

5.電磁感應(yīng)與動量、能量的綜合

方法：(1)從動量角度著手，運用動量定理或動量守恒定律

①應(yīng)用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量，如在導(dǎo)體棒做非勻變速運動的問題中，應(yīng)用動量定理可以解決牛頓運動定律不易解答的問題．

②在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運動時，由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向，合外力為零，若不受其他外力，兩導(dǎo)體棒的總動量守恒．解決此類問題往往要應(yīng)用動量守恒定律．

(2)從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手，運用動能定律或能量守恒定律

①基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功還是負功→明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化，哪增哪減→由動能定理或能量守恒定律列方程求解．

②能量轉(zhuǎn)化特點：其它能（如：機械能）電能內(nèi)能（焦耳熱）

6.電磁感應(yīng)與電路綜合

方法：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源．解決電磁感應(yīng)與電路綜合問題的基本思路是：

（1）明確哪部分相當(dāng)于電源，由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向．

（2）畫出等效電路圖．

（3）運用閉合電路歐姆定律．串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量．

功能關(guān)系：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是不同形式能量的轉(zhuǎn)化過程。因此從功和能的觀點入手，

分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，往往是解決電磁感應(yīng)問題的關(guān)健，也是處理此類題目的捷徑之一。

交變電流  電磁場

交變電流(1)中性面線圈平面與磁感線垂直的位置，或瞬時感應(yīng)電動勢為零的位置。

中性面的特點：a．線圈處于中性面位置時，穿過線圈的磁通量Φ最大，但＝0；

產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動。

變化規(guī)律e＝NBSωsinωt=E_msinωt；i＝I_msinωt；(中性面位置開始計時)，最大值E_m＝NBSω

四值：①瞬時值②最大值③有效值電流的熱效應(yīng)規(guī)定的；對于正弦式交流U＝＝0.707U_m ④平均值

不對稱方波：    不對稱的正弦波

求某段時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量Q＝IΔt=εΔt/R＝ΔΦ/R

我國用的交變電流，周期是0.02s，頻率是50Hz，電流方向每秒改變100次。

表達式：e＝e=220sin100πt=311sin100πt=311sin314t

線圈作用是“通直流，阻交流；通低頻，阻高頻”．

電容的作用是“通交流、隔直流；通高頻、阻低頻”．

變壓器兩個基本公式：①    ②P_入=P_出，輸入功率由輸出功率決定，

遠距離輸電：一定要畫出遠距離輸電的示意圖來，

包括發(fā)電機、兩臺變壓器、輸電線等效電阻和負載電阻。并按照規(guī)范在圖中標出相應(yīng)的物理量符號。一般設(shè)兩個變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)分別為、n₁、n₁^/ n₂、n₂^/，相應(yīng)的電壓、電流、功率也應(yīng)該采用相應(yīng)的符號來表示。

功率之間的關(guān)系是：P₁=P₁^/，P₂=P₂^/，P₁^/=P_r=P₂。

電壓之間的關(guān)系是：。

電流之間的關(guān)系是：.求輸電線上的電流往往是這類問題的突破口。

輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。

分析和計算時都必須用，而不能用。

特別重要的是要會分析輸電線上的功率損失，

解決變壓器問題的常用方法(解題思路）

①電壓思路.變壓器原、副線圈的電壓之比為U₁/U₂=n₁/n₂;當(dāng)變壓器有多個副繞組時U₁/n₁=U₂/n₂=U₃/n₃=……

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)變壓器有多個副繞組時P₁=P₂+P₃+……

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(dāng)變壓器有多個副繞組時n₁I₁=n₂I₂+n₃I₃+……

④（變壓器動態(tài)問題）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，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(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，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_負1+P_負2+…；

②變壓器副線圈中的電流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：

U₁P₁

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(dāng)遇到“”型變壓器時有

ΔΦ₁/Δt=ΔΦ₂/Δt+ΔΦ₃/Δt,適用于交流電或電壓(電流)變化的直流電，但不適用于恒定電流