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高考物理知識歸納（六）

----------------------磁場、電磁感應和交流電

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健）

腦中要有各種磁源產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

能夠將磁感線分布的立體、空間圖轉化成不同方向的平面圖（正視、符視、側視、剖視圖）

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

安培左手定則(與力有關) 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（直導體） ；B=NI（螺線管）

qBv = m   R =  B =  ;     

電學中的三個力：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（關健是畫出運動軌跡圖,畫圖應規范）。

規律： (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物理規律 

②由軌跡圖得出幾何關系方程     ( 解題時應突出這兩條方程 )

  幾何關系：速度的偏向角=偏轉圓弧所對應的圓心角(回旋角)=2倍的弦切角

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

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、圓周運動有關的對稱規律：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、在圓形磁場區域內，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：.

1.法拉第電磁感應定律：電路中感應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定律。

內容：電路中感應電動勢的大小，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∝(法拉第電磁感應定律)
3) E= nBSωsin（ωt+Φ）；E_m＝nBSω                (線圈轉動切割)
4)E＝BL²ω/2                                        (直導體繞一端轉動切割)         
5)*自感E_自＝nΔΦ/Δt＝＝L                    ( 自感 )

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

內容：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應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：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

②從導體和磁場的相對運動：導體和磁體發生相對運動時,感應電流的磁場總是阻礙相對運動。

③從感應電流的磁場和原磁場：感應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

在應用中常見兩種情況：一是磁場不變，導體回路相對磁場運動；二是導體回路不動，磁場發生變化。

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

從導體回路和磁場相對運動的角度來看，感應電流的磁場總要阻礙相對運動；

從穿過導體回路的磁通量變化的角度來看，感應電流的磁場總要阻礙磁通量的變化。

能量守恒表述：I_感效果總要反抗產生感應電流的原因

電磁感應現象中的動態分析，就是分析導體的受力和運動情況之間的動態關系。

一般可歸納為：

導體組成的閉合電路中磁通量發生變化導體中產生感應電流導體受安培力作用

導體所受合力隨之變化導體的加速度變化其速度隨之變化感應電流也隨之變化

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

“阻礙”和“變化”的含義

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

磁通量變化                    感應電流

感應電流的磁場

發生電磁感應現象的這部分電路就相當于電源，在電源的內部，電流的方向是從低電勢流向高電勢。

4.電磁感應與力學綜合

方法：從運動和力的關系著手，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定狀態→由牛頓第二列方程求解．

(2)注意安培力的特點：

(3)純力學問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應中多一個安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及相應的摩擦力也隨之而變，導致物體的運動狀態發生變化，在分析問題時要注意上述聯系．

5.電磁感應與動量、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應用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量，如在導體棒做非勻變速運動的問題中，應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，兩導體棒的總動量守恒．解決此類問題往往要應用動量守恒定律．

(2)從能量轉化和守恒著手，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能量轉化特點：其它能（如：機械能）電能內能（焦耳熱）

6.電磁感應與電路綜合

方法：在電磁感應現象中，切割磁感線的導體或磁通量發生變化的回路相當于電源．解決電磁感應與電路綜合問題的基本思路是：

（1）明確哪部分相當于電源，由法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應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．串并聯電路的性質求解未知物理量．

功能關系：電磁感應現象的實質是不同形式能量的轉化過程。因此從功和能的觀點入手，

分析清楚電磁感應過程中能量轉化關系，往往是解決電磁感應問題的關健，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；

產生：矩形線圈在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉動。

變化規律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規定的；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

求某段時間內通過導線橫截面的電荷量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，

包括發電機、兩臺變壓器、輸電線等效電阻和負載電阻。并按照規范在圖中標出相應的物理量符號。一般設兩個變壓器的初、次級線圈的匝數分別為、n₁、n₁^/ n₂、n₂^/，相應的電壓、電流、功率也應該采用相應的符號來表示。

功率之間的關系是：P₁=P₁^/，P₂=P₂^/，P₁^/=P_r=P₂。

電壓之間的關系是：。

電流之間的關系是：.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;當變壓器有多個副繞組時n₁I₁=n₂I₂+n₃I₃+……

④（變壓器動態問題）制約思路.

(1)電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數比(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：當變壓器原、副線圈的匝數比（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生變化，鐵芯中ΔΦ/Δt相等；當遇到“”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