1、 第 1 页 第一章第一章 恒定电流恒定电流 电流和电阻的认知 课时01.知识01.电流的理解 A.形成条件形成条件 导体中有自由电荷；导体两端存在电压 B.标矢标矢量量性性 电流是标量， 正电荷定向移动的方向规定为电流的方向在外电路中电流由电源正极到负极，在内电路中电流由电源负极到正极 C.定义公式定义公式 内容：Iqt(适用于任何电路) q 是某段时间内通过导体横截面的电荷量 a若是金属导体导电，则 q 为自由电子通过某截面的电荷量的总和 b若是电解质导电，则异种电荷反向通过某截面的电荷量 q|q1|q2| 带电粒子的运动可形成等效电流，如电子绕原子核的运动、带电粒子在磁场中的运动，此时
2、IqT，q 为带电粒子的电荷量，T 为周期 D.微观公式微观公式 内容：I=nvqS(适用于任何电路) 推导：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为 v设想在导体中取两个横截面 B 和 C，横截面积为 S，导体中每单位体积的自由电荷数为 n，每个自由电荷带的电荷量为 q，则在时间 t 内处于相距为 vt 的两截面 B、C 间的所有自由电荷将通过截面 C体积为 V=vtS 电荷数为 N=nV，总电荷量为 Q=nVq=nvtSq，电流为I=Q/t=nvqS，此即电流的微观表达式 E.决定决定公公式式 内容：IUR(仅仅适用于金属、电解液) 第 2 页 知识
3、02.电阻的理解 A.两个电阻公式的比较两个电阻公式的比较 两个公式 URI(定义式) lRS(决定式) 区别 定义式 决定式 提供了一种测电阻 R 的方法：只要测出 U、I 就可以求出 R 提供了一种测导体的电阻率 的方法：只要测出 R、l、S 就可以求出 适用于纯电阻元件 适应于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体 联系 lRS是对URI的进一步说明， 即导体的电阻与 U 和 I 无关， 而是决定于导体本身的材料、长度和横截面积 B.公式变形的不同意义公式变形的不同意义 物理意义 适用条件 UIR 某段导体电流、电压和电阻的关系 仅适用于纯电阻电路 qIt 电流的定义式 已知 q
4、 和 t 的情况下，可计算 I 的大小，适用于任何电路 URI 导体电阻定义式，反映导体对电流的阻碍作用 R 由导体本身决定，与 U、I 无关，适用于所有导体 UIR 沿电流方向电势逐渐降低，电压降等于 I 和 R 的乘积 计算导体两端电压，适用于金属导体、电解液 知识03.电阻率的理解 (1)计算公式：RSl. (2)物理意义：反映导体的导电性能 (3)决定因素：电阻率与电阻阻值无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大在温度一定的条件下，导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定，与电压、电流无关若考虑温度，导体的电阻率会随着温度的变化而变化 (4)变形问题： 导体的电阻率不变导体的体积不变，由
5、VLS 可知 L 与 S 成反比 第 3 页 在 、L、S 都确定之后，应用电阻定律 RLS求解 知识04.伏安特性曲线 A.部分电路部分电路的的欧姆定律欧姆定律 (1)定律内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 (2)表达公式：IUR. (3)适用范围：金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路) B.导体的伏安特性曲线导体的伏安特性曲线 1伏安特性曲线的定义：在实际应用中，常用纵坐标表示，横坐标表示，这样画出的 I- U图象叫做导体的伏安特性曲线 2线性元件和非线性元件：金属导体在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的，它的伏安特性曲
6、线是直线， 具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件 反之， 叫做非线性元件(例如：气体和半导体)下图甲为线性元件的伏安特性曲线，下图乙为非线性元件的伏安特性曲线 电功和电热的认知 课时02.知识01.电功和电热的理解 A.电功和电功率电功和电功率 (1)电功的定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功 (2)电功的公式：WqUIUt(适用于任何电路) (3)电功的实质：电流做功的实质是电能转化成其他形式能的过程 (4)电功率的定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢 第 4 页 (5)电功率的公式：PWtIU(适用于任何电路) B.热量和热功率热量和热功率 焦耳热： 电流通过导体产
7、生的热量跟电流的二次方成正比， 跟导体的电阻及通电时间成正比表达式为 QI2Rt 热功率：单位时间内的发热量，表达式为 PQt C.额定和额定和实际功率实际功率 (1)用电器在额定电压下正常工作，用电器的实际功率等于额定功率，即 P实P额 (2)用电器的工作电压不一定等于额定电压， 用电器的实际功率不一定等于额定功率， 若 U实U额，则 P实P额，用电器可能被烧坏 知识02.纯电阻和非纯电阻 A.电功和电热比较电功和电热比较 (1)电功是指输入某段电路的全部电能或这段电路上消耗的全部电能：W=UIt (2)电热是指在这段电路上因发热而消耗的电能：Q=I2Rt (3)在非纯电阻电路中， 要注意区
8、别电功和电热， 注意应用能量守恒定律 电热 Q=I2Rt 电动机消耗的电能 W=UIt由能量守恒得 W=Q+E，E 为其他形式的能，这里是机械能对电动机来说，输入的总功率 P入=UI；发热的功率 P热=I2R；输出的功率，即机械功率 P机=P入P热=UII2R B.纯与非纯的比较纯与非纯的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等 工作中的电动机、电解槽、日光灯、电风扇等 能量转化 电路中消耗的电能全部转化为内能，W=Q 电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能，WQ 功率的计算 PUII2RU2R PUII2RP其他 第 5
9、页 电功的计算 W=UIt=I2Rt= t W=UIt 电热的计算 Q=UIt=I2Rt= t Q=I2Rt 是否满足欧姆定律 满足 不满足 C.非纯电阻非纯电阻电路电路的的三点三点提醒提醒 (1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为 P电UI，热功率均为 P热I2R. (2)在非纯电阻电路中，U2Rt 既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立 (3)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能只有在电动机转动时为非纯电阻电路，UIR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能 知识03.电阻的串联和并联
10、A.串联和并联的定义串联和并联的定义 如图所示，把几个导体，接入电路，这样的连接方式叫做串联 如图所示，把几个导体的一端，另一端也，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做并联 B.串联和并联的规律串联和并联的规律 电路特点 串联电路 并联电路 电流 II1I2In II1+I2+In 电压 UU1+U2+Un UU1U2Un 电阻 R总R1R2Rn 1R总1R11R21Rn 分压原理或分流原理 U1U2Un R1R2Rn I1I2In1R11R21Rn 第 6 页 功率 分配 P1P2Pn R1R2Rn P1P2Pn1R11R21Rn C.串联和并联的结论串联和并联的结论 (1)当 n 个等
11、值电阻 R0串联或并联时，R串nR0，R并1nR0 (2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻 (3)在电路中，某个电阻增大(或减小)，则总电阻增大(或减小) (4)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和 知识04.电表的改装原理 项目 小量程电流表 G(表头)改装成电压表 V 小量程电流表 G(表头)改装成电流表 A 电路结构 扩大量程的计算 ggggggg()(1)UIRRURRnRIUnI R其中 gggggggg()=1I RIIRIRRRIInInI其中 = 电表的总内阻 RVRRgRg RARRgRR
12、gRg 使用 并联在待测电路中，+接线柱接电势较高的一端 串联在被测电路中，电流从+接线柱流入 第 7 页 闭合电路的欧姆定律 课时03.知识01.电源的电动势 A.电动势的理解电动势的理解 1意义：在不同的电源中，非静电力的本领不同，物理学中用来表明电源的这种特性电动势越大，电路中每通过 1C 电量时，电源将其他形式的能转化为电能的数值就越多 2定义：电动势在数值上等于非静电力把单位的正电荷在从负极送到正极所做的功也就是非静电力的功与电荷量的比值 3公式：如果移送电荷 q 时非静电力所做的功为 W，那么电动势 E 表示为 E=Wq 4单位：E 的单位与 U 的单位相同，是 V 5标量：电动势
13、只有大小，没有方向但是电源有正负极 6决定：电动势由电源中非静电力的特性(电源本身)决定，它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关 7内阻(r)：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，电源内部的电阻叫做电源的内阻把 1 根电阻不计的导线直接接在电源两端，为什么正负极电势不相等，因为电源有内阻 8容量：电池放电时能输出的总电荷量其单位是：A h，mA hPS：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小 PS：WEq是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与 W 和 q 无关，是由电源自身的性质决定的电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同例如：蓄电池的电动势为
14、 2V，表明在蓄电池内移送 1C 的电荷量时，可以将 2J 的化学能转化为电能 B.电动势和电压电动势和电压 电动势 电压 描述对象 对电源而言 对某一段电路而言 定义式 WEq WUq 功的意义 表示正电荷从负极移到正极时非静电力所做的功 表示电荷在静电力作用下从一点移动到另一点静电力所做的功 表征的性表征电源的性质，反映电源把其表征电场的性质，反映把电能转化 第 8 页 质 他形式的能转化为电能的本领 为其他形式的能的本领 描述的物理意义 描述移送单位电荷时非静电力做功的多少， 即移送 1C 的电荷时其他形式的能转化为电能的多少 描述在这段电路中移送单位电荷时静电力做功的多少， 即移送 1
15、C 的正电荷时电能转化为其他形式的能的多少 知识02.闭合欧姆定律 A.闭合电路的组成闭合电路的组成 (1)外电路：电源外面的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低 (2)内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高 B.闭电的能量转化闭电的能量转化 如图所示，在电路中电流为 I，在时间 t 内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 C.闭合电路闭合电路的的欧姆定律欧姆定律 定律内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比 公式表达：IERr(只适用于纯电阻电路)；EU外Ir(适用于所有电路) 其他形式：a电势降落表达式：EU外U内或 EU外Ir
16、；b能量表达式：EIUII2r D.路端电压与路端电压与外电阻外电阻 普通情况：UIRERrRE1rR，当 R 增大时，U 增大 特殊情况：a当外电路断路时，I0，UE；b当外电路短路时，I短Er，U0 第 9 页 E.路端电压与电流关系路端电压与电流关系 (1)关系式：UEIr.(2)UI 图象如图所示 当电路断路即 I0 时，纵坐标的截距为电源电动势 当外电路短路即 U0 时，横坐标的截距为短路电流 图线的斜率的绝对值为电源的内阻 知识03.电源效率和功率 A.电源的效率和输出电源的效率和输出功率功率 电源总功率 任意电路：P总EIP出P内 纯电阻电路：P总I2(Rr)E2Rr 电源内部消
17、耗的功率 P内I2rP总P出 电源的输出功率 任意电路：P出UIP总P内 纯电阻电路：P出I2RE2R（Rr）2 P出与外电阻 R 的关系 电源的效率 任意电路：P出P总100%UE100% 纯电阻电路：RRr100% PS：由 P出与外电阻 R 的关系图象可知：当 Rr 时，电源的输出功率最大为 PmE24r；当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小；当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大；当 P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻 R1和 R2，且 R1R2r2因此在纯电阻电路中 R 越大， 越大 B.电路的输出和输入功率电路的输出和输入功率 功率 定义式 对纯电阻 关系 注
18、意 电源总功率 P=IE 22()EPIRrRr 遵循能量守恒定律 E=UI+I2r U 为路端电压；I 为总当外电阻R=r 时，电 第 10 页 外电路功率 P外=IU 22UPI RR外 对纯电阻E=I2R+I2r 即：EIRr 电流；R 为外电路的总电阻 源的输出功率最大2max4EPr 内电路功率 P内=I2r P内=I2r 知识04.含电容器的电路 A.电路简化电路简化 不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上 B.处理方法处理方法 电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作
19、用， 与电容器串联的电阻视为等势体 电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压 C.电荷变化量电荷变化量 电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电 (1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差 (2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和 D.分析分析技巧技巧 分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确判断和求出电容器两端的电压，其具体方法是： (1)确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压
20、 (2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，则两端电压为电容器两端电压 (3)当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势 第 11 页 动态变化及附加问题 课时04.知识01.电路的动态变化 A.基本方法基本方法 1程序法：电路结构的变化R 的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路 并联分流I串联分压U变化支路. 明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压基本步骤如下： 确定电路的外电阻，外电阻 R外总如何变化； 根据闭合电路欧姆定律rREI外总总，确定电路的总电流如何变化； 由rIU内内，确定电源的内电压如何变化； 由内
21、外UEU，确定电源的外电压(路端电压)如何变化； 由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化； 确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化 2极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论 3结论法：并同串反(要多注意电源没内阻的情况) B.结构简化结构简化 (1)理想电流表可以认为是短路，理想电压表可以认为是断路 (2)含电容器的支路电压稳定时可认为是断路，电容器两端的电压等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压 C.常用结论常用结论 若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，
22、电路的总电阻减小； 在直流电路中，无论电阻串联还是并联，只要其中一个电阻增大(或减小)，则电路的总电阻一定增大(或减小)，总电流一定减小(或增大)，内阻不为零的电源的路端电压一定增大(或减小) 第 12 页 知识02.两种图像的比较 电源 U- I 图象 电阻 U- I 图象 图形 物理意义 路端电压随电流的变化规律 电阻两端电压随电流的变化规律 截距 与纵轴交点表示电源电动势 E，与横轴交点表示短路电流Er 过坐标轴原点， 表示没有电压时电流为零 坐标的乘积 UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标的 U、I 比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等
23、大，表示此电阻的大小不变 斜率的绝对值 内电阻 r 电阻大小 PS：利用电源的 UI 图象和电阻的 UI 图象解题无论电阻的 UI 图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的 UI 图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求 第二章第二章 电磁感应电磁感应 感应电流的方向 课时01.知识03.磁通量及变化量 D.磁通量的理解磁通量的理解 (1)概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积 S 与 B 的乘积 (2)公式：BS单位：1Wb1Tm2是标量 (3)适用：匀强磁场；S 为垂直磁场的有效面积 (4)
24、意义：磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零 E.计算计算上的强调上的强调 第 13 页 (1)某一面内的磁感线既有穿出，又有穿进，则穿过该面的合磁通量为净磁感线的条数； (2)磁通量是标量，但有正负其正负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的 (3)磁通量的大小与匝数无关； (4)某面积内有不同方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定从某个方向穿过的磁通量为正，反方向穿过的磁通量为负，求其代数和 F.三种变化三种变化情况情况 (1
25、)磁场强弱不变，回路面积改变 (2)回路面积不变，磁场强弱改变 (3)回路面积和磁场强弱均发生改变 知识04.电磁感应和条件 G.电磁感应现象电磁感应现象的定义的定义 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应 H.产生感应电流的条件产生感应电流的条件 条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化；特例：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 I.电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质 电磁感应的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流 产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要
26、穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生 电磁感应中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律 J.判断判断电磁感应电磁感应的流程的流程 1确定研究的闭合回路 2明确回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量 . 3. 不变无感应电流变化 回路闭合，有感应电流不闭合，无感应电流，但有感应电动势 第 14 页 知识05.楞次定律的阻碍的理解 K.内容描述内容描述 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的变化 L.适用范围适用范围 适用于所有电磁感应现象 M.对对“阻碍阻碍”意义的理解意义的理解 谁阻碍 感应电流的
27、磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是磁通量本身 如何阻碍 当磁通量增加时， 感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反； 当磁通量减少时，感应电流的磁场的方向与原磁场的方向相同，即增反减同 结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量变化的快慢，这种变化将继续进行 N.楞次定律的推广含义楞次定律的推广含义 内容 例证 阻碍原磁通量变化增反减同 磁铁靠近线圈，B感与 B原反向 阻碍相对运动变化来拒去留 磁铁靠近，是斥力；磁铁远离，是引力 第 15 页 使回路面积有扩大或缩小的趋势增缩减扩 P、Q 是光滑固定导轨，a、b 是可动金属棒，磁铁下移，a、b
28、 靠近 阻碍原电流的变化增反减同 合上 S，B 先亮 O.应用楞次定律的应用楞次定律的流程流程 感应电流的大小 课时02. 知识06.电磁感应定律 P.定律定律内容内容 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 Q.定律定律公式公式 Ent，其中 n 为匝数，t为磁通量的变化率，即为单匝线圈的感应电动势大小，也为 - t 图象上的某点切线的斜率 R.关联关联关系关系 感应电流与感应电动势的关系遵循闭合电路的欧姆定律，即 IERr. S.三种情况三种情况 第 16 页 (1)磁通量的变化是由面积变化引起时，BS，则 EnBSt (2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，BS，则 EnBS
29、t (3)磁通量的变化是由于面积和磁场共同变化引起时，则根据定义求，末初，EnB2S2B1S1tnBSt利用公式 21求解 ，要注意正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系 T.易错易错提醒提醒盘点盘点 1.公式 Ent求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值 2.利用公式 EnSBt求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积 3.通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、和回路电阻 R 有关，与时间长短无关推导如下：qItntRtnR 4、 和t的大小都与线圈的匝数 n 无关 5当 0(或 B0)时，t未必等于 0. U.三个量的比较三个量的
30、比较 比较项目 磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率t 物理意义 某时刻穿过某个面的磁感线的条数 某一段时间内穿过某个面的磁通量的变化量 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大小 =B S，S 是与 B 垂直的面的面积 =12 =B S =S B SBtt BStt 注意 穿过某个面有方向相反的磁感线， 则不开始时和转过 180 时的平面都与磁场垂直，既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少，实 第 17 页 能直接用 =B S 求解， 应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量 但穿过平面的磁通量是一正一负， =2BS，而不是 0 际它就是单匝线圈上产生的电动势 附注 线圈平面与磁感线平行时，=
31、0，但t最大 线圈平面与磁感线垂直时， 最大，但t=0 知识07.动生电动势 V.使用条件使用条件 (1)匀强磁场(2)B、l、v 三者相互垂直 W.五个性质五个性质 (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需 B、l、v 三者互相垂直 (2)瞬时性：若 v 为瞬时速度，则 E 为相应的瞬时感应电动势 (3)有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度如图所示，棒的有效长度为 ab 间的距离 (4)相对性：公式中的 v 应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生 (5)平均性：若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势
32、 X.公式比较公式比较 表达式 (t)En E=Blvsin E=12Bl2 E=NBSsin(t+0) 第 18 页 情境图 研究对象 回路(不一定闭合) 某一段直导线(或等效成直导线) 绕一点转动的某一段导体 绕与 B 垂直的轴转动的导线框 意义 通常求平均感应电动势，当 t0 时求的是瞬时感应电动势 通常求瞬时感应电动势，当 v 为平均速度时求的是平均感应电动势 用平均值法求瞬时感应电动势 求瞬时感应电动势 适用条件 所有磁场(匀强磁场定量计算、非匀强磁场定性分析) 匀强磁场 匀强磁场 匀强磁场 统壹性 在切割情况能用 E=/t 计算吗 虽然前者是通过后者在具体的物理模型下推导出来的，在
33、数学上可以说是等价的但是放在具体的物理环境就有不同的意义和适用范围了前者可以把导体扫过的面积看成是S，那这样就相当于用后面那个公式来做题的道理相同了 知识08.力电综合初步 Y.问题分类问题分类 (1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题 (2)根据闭合电路欧姆定律等求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题 (3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：Ent，EIR总，nqI tR总 Z.内外电路内外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源如切割磁感线的导体 第 19 页 棒、内有磁通量变化的线圈等这种电源将其他形式
34、的能转化为电能 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电阻 AA.电路关系电路关系 (1)电动势：EBlv 或 Ent (2)路端电压：UIREIrERrR (3)某段导体作为外电路时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积 (4)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路段电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当导体的电阻不计时路端电压等于电源电动势 BB.“先电后力”“先电后力” 电磁原理及应用 课时03. 知识09.自感现象的理解 CC.现象现象概念概念的定义的定义 由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感现象 DD.自感电动势自感电动势的的理
35、解理解 a定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势，其效果表现为延缓导体中电流的变化 b表达式：ELIt； c方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流的方向相同； 第 20 页 d作用：阻碍原电流的变化，起到延迟电流变化的作用即自感电动势有阻碍线圈中电流变化的惯性 EE.自感系数自感系数的理解的理解 a相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关；有铁芯比无铁芯时自感系数要大得多 b单位：亨利(H)，1mH103H，1H106H c物理意义：表征线圈产生自感电动势本领的大小数值上等于通过线圈的电流在 1s 内改变 1A
36、时产生的自感电动势的大小 d自感现象与磁场能 (1)电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中 (2)电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能 FF.现象现象的的分析思路分析思路 知识10.自感线圈的电流 GG.经典的自感模型经典的自感模型 通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流是逐渐变大；断电过程中，电流是逐渐变小，此时线圈可等效为电源，该电源与其他电路元件形成回路 通电自感 断电自感 自感电路 第 21 页 器材规格 A1、A2灯规格相同，R=RL，L 较大 L 很大(有铁芯) 自感现象 在 S 闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终两灯一样
37、亮 在开关 S 断开时， A 灯逐渐变暗直至熄灭 产生原因 开关闭合时， 流过电感线圈的电流迅速增大，线圈中产生自感电动势，阻碍了电流的增大，流过 A1灯的电流比流过 A2灯的电流增加得慢 断开开关 S 时，流过线圈 L 的电流减小，自感电动势阻碍电流的减小，通过 L 的电流通过 A 灯，A 灯不会立即熄灭，若RLIA， 则 A 灯熄灭前要闪亮一下，若 RLRA，原来的电流 ILIA，则 A 灯逐渐变暗直至熄灭，不会闪亮一下 HH.现象的四大特点现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化 (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导
38、体 (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向 电磁感应的图像 课时04.知识11.问题的特点 图象类型 (1)随 t 变化的图象，如 Bt 图象、t 图象、Et 图象、it 图象等 (2)随 x 变化的图象，如 Ex 图象、ix 图象 问题类型 (1)由给定的电磁感应过程判断或画出图象 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量 应用知识 左右定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象等 应用公式 平均电动势 Ent；平动切割电动势 EBlv；转动切割电动势 E 第
39、 22 页 12Bl2；闭合电路的欧姆定律 IERr；安培力 FBil；牛顿运动定律的相关公式等 知识12.解题的关键 II.基本的解题步骤基本的解题步骤 (1)明确图象的种类，即是 B- t 图象还是 - t 图象，或者 E- t 图象、I- t 图象等 (2)分析电磁感应的具体过程 (3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系 (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式 (5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等 (6)画图象或判断图象 确定图象所揭示的物理规律或物理量间的关系； 挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其
40、绝对值)、截距所表示的物理意义 JJ.两种常见两种常见的的解法解法 1.排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项 2.函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简洁的方法，但却是最有效的方法 KK.三种基本的类型三种基本的类型 由电磁感应过程判断或画出正确的图象 由图象分析电磁感应过程，求解相应物理量 利用给出的图象判断或画出新的图象 第 23 页 单导体棒切割模型 课时05.知识13.单棒切割模型盘点 v00 v0=0 示意图 质量为
41、 m，电阻不计的单杆ab以一定的初速度 v0在光滑水平导轨上滑动，两平行导轨间距为 L 轨道水平光滑，单杆 ab 质量为 m， 电阻不计，两平行导轨间距为 L 轨道水平光滑，单杆 ab 质量为 m， 电阻不计，两平行导轨间距为 L， 拉力 F恒定 轨道水平光滑，单杆 ab质量为 m，电阻不计，两平行导轨间距为 L， 拉力 F 恒定 力学观点 导体杆以速度 v切割磁感线产生感应电动势E=BLv，电流EIRBLvR，安培力FBIL22B L vR，做减速运动：v Fa，当v=0 时，F=0，a=0， 杆保持静止 S 闭合，ab 杆受安培力BLEFr，此时a=BLEmr，杆 ab速度v 感应电动势B
42、LvI 安培力m=FBILaEvEvBLE感加速度，当最大，且时， 220mFaabmvEBLvIFBILFFmaaaFRvvB L安安开始时，杆速度感应电动势安培力，由知，当时， 最大， -()(- )Faabv ?mEBLvtvvEBL vvtqC UC EECBL v开始时，杆速度感应电动势，经过速度为，此时感应电动势，时间内流入电容器的电荷量 2 2qvICBLCBLattFBILCB L a安电流安培力22FFFmaamB LCa安，故杆以恒定的 做匀加速运动 图象观点 第 24 页 LL.方法方法总括总括 通过受力分析，确定运动状态，通常会有收尾状态对于收尾状态则有恒定的速度或者加
43、速度等，再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解 MM.基本思路基本思路 能量观点 动能全部转化为内能：Q=2012mv 电源输出的电能转化为动能2m1=2Wmv电 F 做的功的一部分转化为杆的动能，另一部分产生电热：2m1= +2FWQmv F 做的功一部分转化为动能，另一部分转化为电场能：212FCWmvE 第 25 页 第三章第三章 交变电流交变电流 交变电流的产生 课时01.知识01.正余弦交流电的产生 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动 (2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线如图甲、乙所示 (3)特
44、点：a线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；b线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次 知识02.正余弦交流电的描述 A.周期和频率周期和频率 (1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式 T2 (2)频率(f)：交变电流在 1s 内完成周期性变化的次数单位是赫兹(Hz) (3)周期和频率的关系：T1f或 f1T B.函数函数表达式表达式 (1)线圈在中性面位置开始计时：电动势 e 随时间变化的规律：eEmsint其中 等于线圈转动的角速度，EmnBS负载两端的电压 u 随时间变
45、化的规律：uUmsint电流 i 随时间变化的规律：iImsint (2)瞬时值表达式的推导 第 26 页 (3)瞬时值表达式书写的基本思路 A.确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 EmnBS 求出相应峰值 B.明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式 若线圈从中性面位置开始计时，则 it 图象为正弦函数图象，函数式为 iImsint 若线圈从垂直中性面位置开始计时， 则 it 图象为余弦函数图象， 函数式为 iImcost 知识03.正余弦交流电的图象 1正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面位置开始计时) 函数 图象 磁通量 mcostBScost 电动势 eEm
46、sintnBSsint 第 27 页 电压 uUmsintREmRrsint 电流 iImsintEmRrsint PS：只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关；t 图象与对应的 et 图象是互余的 2两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，t0，e0，i0，电流方向发生改变 (2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，t最大，e 最大，i 最大，电流方向不变 3从图象中可以解读到的信息 (1)交变电流的最大值 Im、Em、周期 T； (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量
47、最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻； (3)找出线圈平行于磁感线的时刻； (4)判断线圈中磁通量的变化情况； (5)分析判断 e、i、u 随时间的变化规律 知识04.正余弦交流电的四值 A.四个值的比较四个值的比较 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 eEmsint uUmsint iImsint 计算线圈某时刻的受力情况；闪光器的闪光时间 峰值(最大值) 最大的瞬时值 EmnBS 讨论电容器的击穿电压 第 28 页 UmEmRrR ImEmRr 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 EEm2 UUm2 IIm2 适用于正(余)弦式交变电流 (1
48、)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备 “铭牌” 上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 E Bl v E nt I ERr qI tNRr 计算通过电路横截面的电荷量 B.有效值的专讲有效值的专讲 1定义：交变电流、恒定电流 I直分别通过同一电阻 R，在相等时间内产生的焦耳热分别为 Q交、Q直，若 Q交Q直，则交变电流的有效值 II直(直流有效值也可以这样算) 2理解：(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值；(3)计算
49、热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值；(4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的 2倍”仅用于正弦式电流 3计算：分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流， 其中的14(但必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系 IIm2、UUm2求解.在解答有关交变电流的问题时， 要注意电路结构 第 29 页 变压器及其原理 课时02. 知识01.变压器的构造 A.构造构造 原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈；副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈 B.原理原理 电流磁效应和电
50、磁感应 C.分类分类 自耦变压器调压变压器 互感器电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成小电流 知识02.变压器的规律 A.三个关系三个关系 功率关系：P入P出；UnnU,，T，f，t也相等 电压关系：只有一个副线圈时，U1n1U2n2；有多个副线圈时U1n1U2n2U3n3； 电流关系：只有一个副线圈时，I1I2n2n1；有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系，n1I1=n2I2+n3I3+； B.基本特点基本特点 变压器不能改变恒定的直流电压 第 30 页 变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率 理想变压器本身不消耗能量 当原线圈中
浙公网安备33030202001339号