高考物理知识归纳总结之六(磁场、电磁感应和交流电)

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高考物理知识归纳总结（六）

----------------------磁场、电磁感应和交流电

磁场 基本特性,来源,

方向(小磁针静止时极的指向,磁感线的切线方向,外部(N?S)内部(S?N)组成闭合曲线

要熟悉五种典型磁场的磁感线空间分布（正确分析解答问题的关健） 脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念；会从不同的角度看、画、识 各种磁感线分布图

能够将磁感线分布的立体、空间图转化成不同方向的平面图（正视、符视、侧视、剖视图） 安培右手定则：电产生磁 安培分子电流假说，磁产生的实质(磁现象电本质)奥斯特和罗兰实验 安培左手定则(与力有关) 磁通量概念一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”且是双向标量

F安=B I L

推导 ?f洛=q B v 建立电流的微观图景(物理模型)

从安培力F=ILBsinθ和I=neSv推出f=qvBsinθ。

典型的比值定义

QF(E= E=k2rqF) (B=

I LI B=k2rwa?bWA?0?A? ) (u=

qq) ( R=

uI R=?LS) (C=

Q? s C=)

4? k du磁感强度B：由这些公式写出B单位，单位?公式

B=

FI L ; B=

2?EI ; E=BLv ? B= ； B=k2SLvr（直导体） ；B=?NI（螺线管）

uEduvmvmvqBv?qE?B???qBv = m ? R = ? B = ;

RvvdvqBqR电学中的三个力：F

电=q E =q F安=B I L f洛= q B v

ud注意：①、B⊥L时，f洛最大，f洛= q B v ②、B || v时，f洛=0

（f 、B 、v三者方向两两垂直且力f方向时刻与速度v垂直）?导致粒子做匀速圆周运动。

?做匀速直线运动。

③、B与v成夹角时，（带电粒子沿一般方向射入磁场），

可把v分解为（垂直B分量v⊥，此方向匀速圆周运动；平行B分量v|| ，此方向匀速直线运动。）

?合运动为等距螺旋线运动。

带电粒子在磁场中圆周运动（关健是画出运动轨迹图,画图应规范）。

规律：qBv?mv?R?mv (不能直接用)

RqB2T?2?R2?m ?vqB1、找圆心：①(圆心的确定)因f洛一定指向圆心，f洛⊥v任意两个f洛方向的指向交点为圆心；

②任意一弦的中垂线一定过圆心； ③两速度方向夹角的角平分线一定过圆心。 2、求半径(两个方面)：①物理规律qBv?mv?R?mv

RqB2

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②由轨迹图得出几何关系方程 ( 解题时应突出这两条方程

)

几何关系：速度的偏向角?=偏转圆弧所对应的圆心角(回旋角)?=2倍的弦切角?

相对的弦切角相等，相邻弦切角互补 由轨迹画及几何关系式列出：关于半径的几何关系式去求。

3、求粒子的运动时间：偏向角（圆心角、回旋角）?=2倍的弦切角?，即?=2?

t?圆心角(回旋角)2?(或360)0×T

4、圆周运动有关的对称规律：特别注意在文字中隐含着的临界条件

a、从同一边界射入的粒子，又从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。 b、在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，一定沿径向射出。 注意：均匀辐射状的匀强磁场，圆形磁场，及周期性变化的磁场。

电磁感应：.

1.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变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。

内容：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.[感应电动势的大小计算公式]

1) E＝BLV (垂直平动切割) 2)

E?n???B?sB??s???n?n??=?(普适公式) ε∝(法拉第电磁感应定律)

?t?t?t?t3) E= nBSωsin（ωt+Φ）；Em＝nBSω (线圈转动切割)

4)E＝BL2ω/2 (直导体绕一端转动切割) 5)*自感E自＝nΔΦ/Δt＝＝L

?I ( 自感 ) ?t3.楞次定律：感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化,这就是楞次定律。 内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 B感和I感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻碍”两字的含义(I感的B是阻碍产生I感的原因) B原方向?；B原?变化(原方向是增还是减)；I感方向?才能阻碍变化；再由I感方向确定B感方向。

楞次定律的多种表述

①从磁通量变化的角度：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

②从导体和磁场的相对运动：导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动。 ③从感应电流的磁场和原磁场：感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。(增反、减同) ④楞次定律的特例──右手定则

在应用中常见两种情况：一是磁场不变，导体回路相对磁场运动；二是导体回路不动，磁场发生变化。

磁通量的变化与相对运动具有等效性：磁通量增加相当于导体回路与磁场接近，磁通量减少相当于导体回路与磁场远离。因此，

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从导体回路和磁场相对运动的角度来看，感应电流的磁场总要阻碍相对运动； 从穿过导体回路的磁通量变化的角度来看，感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化。 能量守恒表述：I感效果总要反抗产生感应电流的原因

电磁感应现象中的动态分析，就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。 一般可归纳为：

导体组成的闭合电路中磁通量发生变化?导体中产生感应电流?导体受安培力作用? 导体所受合力随之变化?导体的加速度变化?其速度随之变化?感应电流也随之变化 周而复始地循环，最后加速度小致零(速度将达到最大)导体将以此最大速度做匀速直线运动

“阻碍”和“变化”的含义

感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍引起感应电流的磁场。因此，不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反。

磁通量变化 产生 感应电流

阻碍 产生

感应电流的磁场

发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部，电流的方向是从低电势流向高电势。

4.电磁感应与力学综合

方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律

(1)基本思路:受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二列方程求解．

电磁感应 (2)注意安培力的特点： 导体运动v 感应电动势E

闭欧合姆 阻电定碍 路律

安培力F 磁场对电流的作用 感应电流I (3)纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系．

5.电磁感应与动量、能量的综合

方法：(1)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律

①应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题．

②在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒．解决此类问题往往要应用动量守恒定律．

(2)从能量转化和守恒着手，运用动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，正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解．

?电能??????内能（焦耳热） ②能量转化特点：其它能（如：机械能）??????安培力做负功电流做功6.电磁感应与电路综合

方法：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源．解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：

（1）明确哪部分相当于电源，由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．

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（2）画出等效电路图．

（3）运用闭合电路欧姆定律．串并联电路的性质求解未知物理量．

功能关系：电磁感应现象的实质是不同形式能量的转化过程。因此从功和能的观点入手， 分析清楚电磁感应过程中能量转化关系，往往是解决电磁感应问题的关健，也是处理此类题目的捷径之一。

交变电流 电磁场

交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。

中性面的特点：a．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但

产生：矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。

?Φ?t＝0；

变化规律e＝NBSωsinωt=Emsinωt；i＝Imsinωt；(中性面位置开始计时)，最大值Em＝NBSω ．．．四值：①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝2I1?I22 不对称的正弦波 I?2Um2＝0.707Um ④平均值

不对称方波：I?2I2m1?Im2 2求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q＝IΔt=εΔt/R＝ΔΦ/R

我国用的交变电流，周期是0.02s，频率是50Hz，电流方向每秒改变100次。 表达式：e＝e=2202sin100πt=311sin100πt=311sin314t

线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”． 电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．

变压器两个基本公式：① U1?n1 ②P入=P出，输入功率由输出功率决定， ．．．．．．．．．．．

U2n2远距离输电：一定要画出远距离输电的示意图来，

包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/ n2、n2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

功率之间的关系是：P1=P1/，P2=P2/，P1/=Pr=P2。

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电压之间的关系是：

U1n1U2n2??Ur?U2。 ?,?,U1?n1?U2?n2?U1?I2n2?I1n1??Ir?I2.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。电流之间的关系是：? ,?,I1?n1I2?n2I1输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。

U1?2分析和计算时都必须用Pr?Ir,Ur?Irr，而不能用Pr?。

r2rP1?L1， 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失Pr????????U??SU1?2S?1?2解决变压器问题的常用方法(解题思路）

①电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=?? ②功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+?? ③电流思路.由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+?? ④（变压器动态问题）制约思路.

(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.

（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.

（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+?；

②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2； ③总功率P总=P线+P2.

动态分析问题的思路程序可表示为：

UUn21?1I?2RU1U2n2负载??????U???????I22决定决定PP1?P2(I1U1?I2U2)1?I1U1??????????I??????P1

1决定决定”型变压器时有

⑤原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“

ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,适用于交流电或电压(电流)变化的直流电，但不适用于恒定电流

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