高考高中物理必考知识点：磁场-第九章物态及物态变化-详解

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高考高中物理必考知识点：磁场•第九章物态及物态变化•详解

第三童磁场

续表

A.在匀强磁场以中,若磁感线

与平面不垂直，公式4>=BS中

的S应为平面在垂宜于磁感线

方向上的投影面积•称为有效

而积，如图所示

公对S的

式理解B.如图所示.若闭合回路所

一…、

在平面与有界匀强磁场3垂/xB、\

，\

江，且回路面积大于磁场t1

S•xXXxl

区域的截面积S「中=BS中\£/'

\XXX/

S应是闱合同路中包含磁场

的那部分有效面积S?

磁通过是标心•.但育正负之分.它的正、负符号仅表示磁感

标矢性

线的贯穿方向

单位卡伯,简称韦•符号Wb,lWb=lT-nr

求磁通盘时要按代

数和的方法求总的

磁通量（穿过该面的

磁感线的净条数兀

如图所示.穿过环a

的磁通量大于穿过

备注

环〃的磁通量

通过线圈的磁通量,与线圈的匝数无关

勿=v•即磁感应强度在数值上等「单位面积上的磁通1k

故磁感应强度乂称为磁通密度•单位也可以写作Wb

四安培力与洛伦兹力

I.安培力与洛伦兹力

安培力洛伦兹力

定义通电导浅在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力

/与3垂直时：F—v与8垂宜时:

/与8平行时:尸=。0与3平行时:F=0

大小

/与8成。角时：F=

0与B成夕角时:F=qvBs\n0

/LBsin0

伸开左手•使大拇指与其余四指

伸开左手•使大拇指与其

垂宜并与手掌处于同一平面内・

左手余四指垂宜并与手掌处于

将手放入磁场,让磁感线穿过手

定则同一平面内.将手放入磁

心•让伸开的四指指向正电荷运

（判场，让磁感线穿过手心.让

动的方向（或负电荷运动的反方

断方伸开的四指指向电流方

方向.即形成电流的方向）.则大拇

法）向.那么大拇指所指的方

向指所指的方向即洛伦兹力的

向即安培力的方向

方向

同时垂宜尸电流与磁场方同时垂］-£于速度与磁场方向，即

特点向,即垂直于电流与磁场垂由于速度与磁场所决定的

所决定的平面平面

①安培力做功与路径有关①洛伦兹力不做功

做功

②安培力做功可引起电能②洛伦兹力的分力可以做功•但一

特点

与其他形式能之间的转化对分力所做的总功一定为零

（1）安培力是洛伦兹力的宏观表现.洛伦兹力是安培力的微

观本质

相互

关系

（2）通电导体所受安培力是其内部所有自由电荷定向移动所

受洛伦兹力的总和

第三章磁场

续表

安培力洛伦兹力

①L是有效K度

②勾强磁场中有效K度是①。可理解为带电粒广相对磁场

导体两端点连线在垂宜磁运动的速度

备注

场方向投影的K度②洛伦兹力与速度有关,运动过

③匀强磁场中任意形状的程与受力相对应

闭合线圈其有效K度为o

2.磁电式电流表

（1）用途：电流表是用来测定电流大小和方

向的仪器。

（2）基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之

间的线圈。

（3）构造:

磁电式电流表的构造如图所示。在很强的

蹄形磁铁的两极间仃一个固定的圆柱形铁

芯.铁芯的外面套着一个可以绕轴转动的

铝框•铝框上绕有线圈.铝框的转动轴上装

右两个螺旋弹簧和一个指针。线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧

上•被测电流就是经过这两个弹簌流入线圈的。

（4）T.作原理：

蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地轴向分

布的，如图所示，不管通电线圈转到什么角

度,它的平面都跟磁感线平行。在距轴线等

距离处的磁感应强度的大小总是相等的•保

iiEB的大小不发生变化,且安培力的方向与

线圈垂且。若通电线圈的匝数为N・则线圈

所受的磁场力矩M=NB/S,由于NBS为定值.所以M,与电流I成正

比。平衡时•夕.所以，测量时指针偏转的角度与电流的大小成正比,

可以用指针的偏转角度来指示电流的大小,这种电流计的刻度是均匀

第三章磁场

六带电粒子在匀强复合场中的运动

1.无约束情景下带电粒子在匀强复合场中的常见运动形式

%〃B(E)匀变速直线运动

电B//E垂直于8的平而内以5做匀速圆周运动.沿E

场的方向上做匀变速直线运动

与

匀速直线运动（此时要求ulBUu±E,^=

磁F电与F海

与

场B±E等值反向

其他情况复杂曲线运动

重力、电场力、匀速宜线运动（反过来，带电粒子受到洛伦兹力

电

磁洛伦兹力三力而做宜线运动时•必是匀速直线运动，三力必平

场平衡时衡）

与

重

力重力、电场力

场匀速圆周运动（反过来.带电粒子做匀速圆周运

平衡，洛伦兹力

动时，重力必与电场力相平衡）

不为零时

2.电磁仪器

（1）速度选择器

①平行板中电场强度E和磁感应强度8互相垂直.这种装置能把具布.

一定速度的粒子选择出来.所以叫做速度选择器.如图所示。

②带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，卢=平小.即

叁,与带出粒子的质量,所带电荷的正位、电荷后均无关,只与速度有关。

③若.五电〉厂洛•粒子向电场力方向偏•电场力做正功.粒子,动能增

加；省心”.F电VF济•粒子向磁场力力一向偏•电场力做负功.动能减少。

（2）质谱仪

①质谱仪:用来分析各种元素并测凝其质城及含属百分比的仪器。

②构造：如图所示•主要由以下几部分组成:①带电粒子发射器;②加速

电场（U）；③速度选择器（8、E）；④偏转磁场（星）°

m①

・y

***B2

③工作原理：设加速电压为U,速度选择器内电场强度为£.磁感应强度

为其.偏转磁场磁感应强度为我•所以应有心=）〃源•只有0=吉的

粒广才被选出进入偏转磁场.根据牛顿第二定律得关系式伊凡=7〃）.

由上述公式可得出需要研究的物理心如粒子轨道半径、粒子•质后、比荷:

1[2mUq一度（I2U

BNq2UL〃一段/

在，/相同时,〃?8r,不同质量的同位素从不同处可得到分离,故质谱仪

乂是分离同位素的重要仪器。

（3）回旋加速器

①构造

回旋加速器的核心部件是两个D形扁金属盒.整个装置放在式空容器

中，如图所示。

a两个D形盒之间留有•个窄缝,在中心位置放有粒子源。

b两个D形盒分别接在高频交变电源的两极上.在两盒间的窄缝中形成

一HQ

第三章磁场

一个方向呈周期性变化的交变电场。

②原理

利用电场对带电粒.r-的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来次得

高能粒子,如图所示。

a磁场的作用:带电粒:以某一速度垂宜于磁场方向进入匀强磁场时.只

在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.其中周期与速度和半径无关.使带

电粒:每次进入D形盒中都能运动相等时间（半个周期）后•平行于电场

方向进入电场中加速。

1）交流电压:为r保证每次带电粒户经过狭缝时均被加速,使能量不断提

高,要在狭缝处加一个周期与->相同的交流电压。

a带电粒f在D形盒中的回转周期等F两盒狭缝间高频电场的变化周

期.与带电粒广速度无关（磁场保证带电粒广做叫旋运动.如图所示）。

b带电粒广在D形金属盒内运动的轨道半径不等距分布。

所以•任意相邻两轨道半径之比

i味|72h+l

可见带电粒广在D形金属盒内运动时•越修近Q形金属盒的边缘,相邻

两轨道的间距越小。

c带电粒子在回旋加速器内运动的最终能最。

可见,带电粒子离开回旋加速器的动能与加速电压无关•而仅受磁感应

强度召和D形盒半径的限制。加速电压的大小只能影响带电粒r在I）

形盒内加速的次数。

d带电粒子在回旋加速器内运动时间的长短.与带电粒子做匀速圆周运

动的周期有关,同时还与带电粒在磁场中转动的圈数有关。因每加速一

次粒了•获得的能黄为qU,每圈仃两次加速。结合心尸匚?乙知2叫U=

乙77<

2m°

。由于随着带电粒子速度的增大.当速度接近光速时,据爱因斯坦狭义相

对论可知,粒子质量增大.mi传周期变大.而丐交变电压周期不•致,使

加速器无法正常1：作.所以回旋加速器不能无限地对带电粒子加速。

（4）磁流体发电机

①磁流体发电是一项新兴技术.它可以把内能直接转化为电能。

②如图所示,由燃烧室。燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。

喷人偏转磁场8中。在洛伦兹力作用下•正、负离子分别向上、下极板偏

转、积累,所以在板间形成一个向卜•的电场,两板间形成一电势差,设两

板之间的距离为“，当华山号时•电势差稳定为u=这就相当于

i~ADAQG

第三章磁场

一个可以对外供电的电源。

③电源内阻厂a〃S.外电阻R,由闭合电路欧姆定律可得"小

BdvS

RS+pci

（5）电磁流量:计

工作原理：

如图所示/川形导管宜径为4,用非磁性材料制成•导电液体在管中向左

流动,导电液体中的自由电荷（正、负离子）.在洛伦兹力的作用下横向

偏转，*。间出现电势差•形成电场•当自由电荷所受的电场力和洛伦兹

力平衡时.“、〃间的电势差就保持稳定•即俨8=/=勺［所以v=%

因此液体流量为:Q=SL耳•甚=嘤，即小田•将电压表表盘相应

4Lia4£）

地换成流量计表盘制成流量计。

（6）霍尔效应

在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体.当磁场方向与电流方向垂

直时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向匕出现了电势差，这个现象

称为霍尔效应.所产生的电势差称为霍尔电势差.其原理如图所示。实

验表明.当磁场不太强时，电势差U、电流1和3的关系为U券.式中

的比例系数々称为霍尔系数,"为导体沿磁场方向的厚度“霍尔效应可

解释为:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导

体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场时电

子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡

时•导体板L下两侧之间就会形成稳定的电势差。

X

选修3—2

第四章电磁感应

一电磁感应现象及产生条件

由磁生电的现象叫电磁感应现象

概念在电磁感应中得到的电流叫感应电流•得到的电动势叫感

应电动势

感应电流的产生条件：

①电路必须闭合②穿过【可路的磁通员要发生变化

产生条件感应电动势的产生条件：

无论电路闭合与否•只要穿过线圈的磁通量•发生变化,电

路中就一定有感应电动势产生。产生感应电动势的那部

分导体就是电源

二感应电流方向的判定方法

1.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

内容

碍引起感应电流的磁通量的变化

适用范围所有的电磁感应现象

能量守恒的反映.在克服阻碍的过程中,其他形式的

本质

能转化为电能

-:11拈

第四童电磁感应

续表

阻碍的感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）

主体磁通豉的变化

当磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向

阻碍的

阻碍的相反,阻碍其增加，反之二者方【句则相同,即•.增反减

方式

含义同”

阻碍不是阻止,只是延缓「磁通量变化的过程.最终

阻碍的

结果不受影响O磁通lit是增加的最终增加•是减少的

结果

最终仍减少

（1）明确研究对象所在处原磁场方向及分布

步骤（2）判断通过研究对象的磁通量变化情况

顺序（3）由“增反减同”判定感应电流的磁场方向

（4）由安培定则判定感应电流的方向

应用四

根据安

步曲根据楞

该电路瞰通次定则培定则

明

确研笊3何变化

象

思维究M

一

是

那[___J判定感应电判定感应

会

个

框图用流磁场方向电流方向

电

路

该电路磁场

方向如何"

2.右手定则

伸开右手•人拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一平

内容面内,让磁感线垂直穿人掌心•大拇指指向导体切割磁感线

运动的方向.其余四指所指的方向.就是感应电流的方向

适用范围导体切割磁感线

续表

在右手定则中•大拇指的指向是导,____________,

体切割磁感线的方向.即导体相对；XXXXX：

磁场的运动方向•如图中•磁场以度:一与Lu

一四

动向右运动，导体棒以速度5也向IXXX>*1

XXX

相对性右运动,若幼=".导体棒相对磁场1一1-----------J

静止,不切割磁感线.若独〈也,导

体棒向右切割磁感线，大拇指指向右方,但当劭〉叨时,导

体棒向左切割磁感线.大拇指需指向左方.

当导体切割磁感线但同路中磁通出不变时,回路中没有电

流.但切割磁感线的那部分导体仍是要产生电动势的•右手

定则所判定的方向就是所产生的电动势的方.向(在电源内

部由负极指向正极的方向.也是该电源使电流流动的方向)

三法拉第电磁感应定律

I.感应电流与感应电动势

在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电流必存在

感应电动势.产生感应电动势的部分导体相当于电源.该部分导体的电

阻相当于电源的内阻。如果电路断开，则没有电流•但感应电动势仍然

存在。

(1)电路不论闭合与否.只要有一部分导体切割磁感线.则这部分导体就

会产生感应电动势，它相当于一个电力原.

(2)不论电路闭合与否.只要电路中的磁通联发生变化.电路中就产生感

应电动势，磁通量发生变化的那部分相当于电源。

(3)除电源外的其余部分为纯电阻元件时,感应电流与感应电动势的关

系遵守闭合电路欧姆定律，即/=盖;。

第四童电磁感应

2.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

内容

成正比

E=­

公式〃:线圈的匝数磁通量的变化量

Z：对应于所用的时间看:磁通量的变化率

①E=部适用于单Hi线圈.多吨线图每MilHj是串联的,故有E

②公式可用于任何原因引起的电动势.mi路不要求闭合

③E由〃及胃决定,与中、△①无关

④&较长时.E为N时间内的平均值.0—0时.£为瞬时值

⑤6/图像上•某点切线斜率表示该时刻看的瞬时值;某两点

备注连线的斜率表示该段时间内照的平均值

⑥当3变化引起感应电动势时.E是整个网路中的感应电动势♦

不是某部分导体产生的感应电动势.但在处理时习惯上仍将处

于磁场内的部分作为电源•其余部分作为外电路

⑦当96仅由〃的变化引起时，£=〃卷

当AG仅由S的变化引起时.E=〃B卓

二者都变化时,E=〃经与？应

续表

⑧如图所示，计算回路中产生的e

XXXX

感应电动势大小时,可以取abfe

回路.也可以取efcd回路，得到

XXXXR

的电动势就是回路中的电动外.A・1

备注

而不能同时取abfe与efcd两回

XxXX

路,将求得的结果再相加1。实质b

I：当导体切割磁感线引起回路面

积变化时.AS是导体扫过的面积

3.导体切割磁感线产生的电动势

公式E=BZv

大小①匀强磁场②平动切割（棒上各点速度相同）③&/、”

适用

三者相互垂直。不垂直时取垂直分量.任意两者平行时E

条件

=0

方向可由右手定则判定,四指的指向为低电势到高电势

①/是导体的有效长度，即导体两端点连线在垂直于Be

方向上的投影长度

Qa\

X%XxhX<;X

有效性X*X及口

xyxx<!X

XXXXXXAx

第四童电磁感应

②在计算P1路中电流时」是接入回路XX

中的长度/

XX

③/是处于磁场中的长度

有效性

①B、/不变时・£=&）②B、v不变时.五=8加③0、/

平均性

不变时

对应性E为瞬时值时,BJe为同一时刻的瞬时值

”是导体相对磁场的速度,当遨场运动时.v不是导体的对

相对性

地速度

四电磁感应现象的两类情况

基本性质，静电场相同.能够对处于其中的电荷产生力的作用

场源变化的磁场激发感生电场

电场线与变化的磁场正交的闭合仙线

与判定感应电流方向的方法相

nj根砧睑场的变化优优山（广

方向及判定楞次定律来判定.如图所示是

感

生磁场增强时产生的感生电场示

电意图

场

概念由感生电场产生的电动势叫做感生电动势

感生电场对自由电荷的作用力（变化磁场产生的涡

感生非静电力

旋电场）

电动

存在位置整个包围磁场区域的回路

势

攀

公式E="

续表

概念因导体的运动而产生的感应电动势叫做动生电动势

动生电动势的本质是自由电Xl1axx「1x

子在磁场中受到洛伦兹力而fQ-

运动的结果。如图所示•导体X0XX'X

"向右运动时,自由电子在/丫-v吉一]

磁场中会随着导体一起向右X?XX▼X

运动,由左手定则可知.自由/o/

非静电力电子受到向下的洛伦兹力的^|±1xx[_jx

bb

动作用而向下运动，正电荷向上,

生运动•电荷在导体两端堆积，从而在”上形成由

电a>

动h的电场，达到平衡时•导体内的自由电子不再定向

势

移动。若把办两端与用电器连接,它就等效成「一

个电源

感方向判定右手定则。上图中因〃端积累了负电荷,所以%>他

生

电动生电动势只存在于运动的那段导体上•不动的导

场

体只是提供电流可运行的通路。如果没有形成闭合

存在位置

回路，在导体中就不会有电流通过,但动生电动势却

与电路是否闭合无关

公式E=B/M可由q宁=3仔推得）

有两导体切割形成的双动生电动势；有一导体切割

分类磁感线同时磁场变化形成的动生电动势和感生电动

势的双感应电动势

双感从电学角度来看,双感应电动势可以等效为一个电

应电动势•其方法为：

动势根据楞次定律或右手定则判断两个感应电动势的方

处理方法

向。若方向相同•则回路中的电动势等于两个电动

势之和;若方向相反•则回路中的电动势等于两个电

动势之差.电流方向由大的电动势决定

9

第四童电磁感应

五互感与自感

1.互感与自感

当一个线圈中电流变化时,在另一个线圈中产生感

概念

应电动势的现象•称为互感现象

互感现象不仅发生于绕在同•铁芯上的任何两个相

产生情况互靠近的电路之间、线圈之间.而且可以发生于任何

两个相互靠近的电路之间

互

感定义互感现象产生的感应电动势

互感电

现

动势大小E=M坐,£=M¥（M为互感系数）

象

互感系数由线圈的几何形状、大小、匝数以及线圈间的相对位

决定因素置决定

互感现象可以把能员由一个电路传到另一个电路。

作用

变压器就是利用互感现象制成的

由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现

概念

象.叫做自感现象

定义在自感现象中产生的感应电动势

芈,瓦为互感系数）

大小£=M=M^（M

自a〜

感

总是阻碍导体中原电流的变化.起到延迟电流变化

现作用

自感电的作用

象

动势

自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,当原

方向来电流增大时，力感电动势与原来电流方.向相反.当

原来电流减小时.口感电动势与原来电流方向相同

续表

自感电动势与引起自感电动势的电流变化率的比

定义

值,符号为L

自感系数与线圈的大小、形状、匝数.以及是否有铁

自决定芯等线圈自身因素右关。线圈的长度越长.线圈的

感自感因素面积越大•单位长度上的匝数越多，线圈的百感系数

现系数越大;线圈有铁芯时比无铁芯时自感系数大

象

表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量。数值

物理

上等于通过线圈的电流在1s内改变1A时产生的

意义

自感电动势的大小

单位亨利.简称亨,符号是H,lH=1V•s/A

第四童电磁感应

续表

通电自感断电自感

断开开关S时•通过线圈

/-的电流减小，产生自感

电动势，阻碍了电流的减

小,使电流继续存在一段

由于开关闭合时.通过电感线

时间;在S断开后，通过L

圈的电流迅速增大.使线圈产

的电流反向通过电灯八.

原因生H感电动势,阻碍r电流的

且由于凡《心,使得流过

增大.使流过A灯的电流比

八灯的电流在开关断开的

流过灯的电流增加得慢

瞬间突然增大.从而使A

灯的发光功率突然变大

能鼠转化情况：磁场能转

化为电能

能量转化

电能转化为磁场能磁场能转化为电能

情况

六涡流、电磁阻尼和电磁驱动

1.涡流

当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产

定义生感应电流•电流在导体内自成回路•其电流就像水中的旋涡，

故称涡流

电流在金属块内自成闭合回路,整块金属的电阻很小，涡流往往

特点

很强

冶炼合金钢的真空冶炼炉.冶炼过程可在真空中进行.防止杂质

进入金属,提高冶炼质量

应用

探测地出的探雷器,可探测地下埋藏的金属物品

机场的安检门.可探测人身携带的金属物品

续表

电动机与变压器的铁芯:①选用电阻率大的硅钢;②采用叠介硅

防止

钢片减小横截面增大电阻

2.电磁阻尼与电磁驱动

电磁阻力电磁驱动

当导体在磁场中运动时.当磁场相对导体转动时.感应

概念感应电流受到的安培力总电流受到的安培力使导体运

是阻碍导体运动的现象动起来的作用

实例电表交流感应电动机

由于导体在磁场中运动而由于磁场转动引起磁通量的

成因

产生感应电流变化而产生感应电流

安培力的方向与导体运动导体受安培力的方向与导体

效果

不同方向相反•阻碍导体运动运动方向相同•推动导体运动

点

扫于电磁感应.磁场能转化为

导体克服安培力做功,其

能量电能,通过安培力做功，电能

他形式的能转化为电能.

转化转化为导体的机械能•而对外

最终转化为内能

做功

相同点都是电磁感应现象•都是安培力阻碍相对运动

-A（布

第五童交变电流

第五章交变电流

一交变电流的产生及其描述

1.交变电流

大小和方向都随时间做周期性变化的电流.称为交变电流,简称

定义

交流.用字母“AC”或符号“〜”表示

电流方向随时间做周期性变化•是交流电最主要的特征,也是交

流电与直流电最主要的区别

按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电

方向不随时间变化的电流称为直流.用字母“'或符号“一”

备注

表示

方向、大小都不随时间变化的电流称为恒定电流

2.正弦式交变电流的产生

将闭合线圈置于匀强磁场.并绕垂克于磁场方向的轴做匀速转动.线圈

中将产生按正（余）弦规律变化的交流电。

IIC

r戊

如图所示表示了线圈八枚7）在磁场中逆时针转动一周的情况。前半周

（甲f乙f丙）电流沿着IX714方向流动（由右手定则分别判断ABXL）

边切割腋感线.而八QIC边不切割磁感线），后半周（丙一「，戊）电流

方向为A3CD•两种情况交替出现.形成交变电流。

3.交变电流的描述

一…加小

第五童交变电流

描述交变电流变化快慢的物理量,周期越小、频率越

意义

高，变化越快

周

周期交变电流完成一次周期性变化所“时间,符号为7,

期定义

频率变电流在内完成周期性变化的次数.符号为/

与1s

频

关系Tf=l,g4=25

率

①一个周期内交变电流方.向改变两次

备注

②我国交流电周期为0.02S.频率为50Hz

续表

交变电流在某时刻的电流、电压、电动势的数苴称为

概念

瞬时值，通常用小写字母i«、e表示

瞬

瞬时值可以由表达式、图像来获得，也可由导体产生

时获得方法

的动生电动势公式进行推导

值

计算线圈某时刻受力、负载的瞬时功率、岚管的发光

应用环境

时间等需用瞬时值

概念峰值是指最大的瞬时值.通常用表示.

最大值可由图像获得•可由瞬时值表达式i=L”sin

峰值

ca/.w=[7,«sin^.e=EsincW获得，也可通过关系式

（最获得方法w

ExNB3岫皿,.赳.U■=L*来计算

大值）

当考虑某些电学元件（电容器、晶体管等）的击穿电

应用环境

压（耐压值）时.指的是交变电流的最大值

有效值是根据电流的热效应定义的一个等效概念：

让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻.

概念如果它们在一个周期内产生的热量相等.而这个恒

定电流是/、电压是U.我们就把I、U叫做这个交流

电的有效值。有效值通常用大写字母/、U、E表示

有对于正弦式交变电流有：，=泉=0.707L

效

值U=/=0.7O7LLE=^=0.7O7E,„

42V2

获得方法对于非正弦式交变电流.可利用有效值的定义来计

算其有效值

对纯电阻电路以下各式仍成立

广火工HR

9

第五童交变电流

续表

当计算某时间内的功率、产生的热最、电流做的功等

应用环境

问题时需使用有效值

①提到交变电流,在没有特别说明时都是指有效值，

②交流电气设备上，标出的额定电压、额定电流都是

有效值。

有③交流电表显示的示数是有效值。

效④计算电功、电热时需用有效值.

值⑤保险丝的熔断电流是指有效值。

备注

⑥在半个周期的整数倍时间内有最大值•最大值等

于有效值的女倍。

⑦四分之一周期内峰值等于有效值一倍的条件是计

时起点对应的瞬时值为零或峰值。

⑧小于四分之一周期内有效值不等于峰值的1y

交变电流的电量对时间的平均，通常用符号7、"、E

概念

表示

平

方〃照E*对于纯电机电路：7总，口

均获得方法

值=1R

在计算某段时间内通过导体横截面的电荷址时需用

应用环境

平均值

二电感和电容对交变电流的影晌

电阻电感器电容器

定向移动的自由由「电感器的自电容器两极板上聚集的

产生阻碍

电荷与不动的粒感现象阻碍电流电荷对向相应方向移动

的原因

子间的碰撞的变化的电荷的反抗作用

不能通直流,只能通变

化的电流。对M流电的

对直流、交流均只对变化的电濯

在电路中阻碍作用为无穷大，对

有相同的阻碍作有阻碍作用.即

的作用交流电的阻碍作用随频

“通直阻交”

m率的增大而减小,即“通

交隔直”

由导体本身的因感抗由导体本身

阻碍作用素决定（材料、长的自感系数L容抗由电容厂的大小和

大小的决短、粗细）•与温和交流电的频率电流的频率/决定・「、/

定因素度有关,与电流/决定./.、/越越大.容抗越小

频率无关大,感抗越大

R=

表达式pi品.=2次加Rl~2nfC

卜流通过电阻做

电源电能和线圈

电能的转电源电能和电容器中电

功，电能转化为中磁场能相互往

化与做功场能相互往复转化

内能复转化

第五童交变电流

三变压器与电能的输送

1.变压器

原线圈副线圈

构造

原线图:接在电源上的线圈

副线圈:连接负载的线圈

铁芯:硅钢登合成的闭合框架.能增强磁场和集「II磁感线

原线圈输入交变电流f铁芯中产生变化磁场f通过副线圈

工作原理

磁通盘变化f副线圈上产生感应电动势f对负载供电

①互感现象是变压器的「•作基础.其实质是电磁感应现象。

②若在原线圈I二加交流电压，副线圈上空载（开路）.则副线

圈上存在感应电动势。

备注③变压器改变电压的作用只适用于交变电流,不适用于恒

定电流。

④其能量转化的过程为：

原线图的电能f磁场能f副线圈的电能

2.理想变压器

无漏磁:穿过原副线圈每匝的磁通量都相同

无铜损:线圈的电阻不计•不产生热量.不引起电能损

特点失

无铁损:铁芯中涡电流忽略不计.不发热.不引起电能

损失

续表

功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率：/\=P出

原、副线圈的电压比等于匝数比•公式：MU=力/

电压关系

物理•与负载、线圈的多少无关

量间

基本①只有-■个副线圈时：L〃2/%2

关系电流关系②有多个副线圈时：由，'人=P出得LU[=>5+

L5+.....1/"或一八〃21八〃31......+/牌”

频率关系=人（变压器不改变交流电的频率）

①由Ui="u?可知a决定u」.原线圈两端的电压

力

决定副线圈两端的电压

因果关系（、

②由/|=^/2可知/2决定L,副线圈中的电流决定

n2不变）

原线圈中的电流

③由P、=RH可知输出功率决定输入功率•功率按需

分配

3.电能的输送

安全:供电线路工作可靠.少有故障和停电

基本

保质：电压、频率稳定

要求

经济:输电线路的建造与运行费用低•电能损耗少

输电线上有电阻•电流通过产生焦耳热，引起电能损失：Q

电能损失

=r-Rt

IOr!

第五童交变电流

续表

输电线路始端电压与末端电压的差值称为输电线路上的

电压损失:△u=u-u'

电压损失造成电压损失的因素有：

①输电线电阻:△u=/R；

②输电线路中的感抗和容抗

P=/g"=(&从/=£R

依据

减小

(1)减小输电线电阻R：①减小电阻率,一般用铜或铝做导

损失

线材料;②增大导线横截面•但要多耗材料•增加架设难

的方

方法度•增加成本

法

(2)减小输电电流/：保证输电功率不减小的前提下，采用

高压输电.即提高输电电压

4.高压输电的几个基本关系

1.功率关系H=P?•P尸化，R=夕损+R

2.电压、电流关系为="=:旧=必=+5=母_/+5.1>=/3=

C>2〃2<Iv/.|H\13

I线

3.输电电流上唱=翁=气是

当输送的功率一定时,输电电压增大到原来的〃倍,输电线上损耗的功

率就减小到原来的土。

第六章传感器

一传感器

1.传感器

传感器指这样一类元件:它能够感，受诸如力、温度、光、声、化

概念学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、

电流等电学量或转换为电路的通断

把卡电学量转换为电学量以后•就可以很方便地进行测量、传

用途

输、处理和控制「

原理非电学最f敏感元件f转换器件f转换电路f电学量

应用一

般模式

2.传感器的相关元件

（1）光敏电阻

（2）热敏电阻和金属热电阻

（3）电容式位移传感器

（4）霍尔元件

-传感器的几种具体应用

1.力传感器的应用一电子秤（应变片）

2.温度传感器的应用—电熨斗（双金属片）

3.温度传感器的应用电饭锅（感温铁氧体）

4.光传感器的应用火灾报警器（光电三极管）

第七章分子动理论

选修3—3

第七章分子动理论

一物质是由大量分子组成的

分广线度的数量级：10T°m

分子大小分子质量的数量级：10-26kg“小”反映r分子的多

分子体枳的数量级n?

1mol任何物质中所含有的分子

阿伏伽德

数，用NA表示直接反映了分子的“多”

罗常数

NA=6.02X10^mol,

二分子的热运动

实验基础（D扩散现象,（2）布朗运动

概念两种物质相接触时.物质分子可以彼此进入对.方中去的现象

起因物质分子的无规则运动

扩散范围固、液、气三态都可发生扩散现象

现象扩散的方向总是自发地从浓度大处向浓度小处扩散

特点

扩散的快慢与物质的状态、温度有关

意义直接证明分子在做无规则运动

概念悬浮在液体中的固体颗粒所做的无规则运动

条件任何固体微粒,在任何温度下悬浮在液体中都可做布朗运动

布朗起因液体分子对微粒撞击的不平衡

运动只要液