人教版高中物理选择性必修第二册期末复习全册知识点考点提纲

人教版高中物理选择性必修第二册期末复习全册知识点考点提纲

目录

第一章安培力与洛伦兹力.......................................................-1-

1.1磁场对通电导线的作用力.................................................-1-

一、安培力的方向.......................................................-1-

二、安培力的大小.......................................................-1-

三、磁电式电流表.......................................................-1-

1.2磁场对运动电荷的作用力..................................................-2-

一、洛伦兹力的方向.....................................................-2-

二、洛伦兹力的大小.....................................................-3-

三、电子束的磁偏转.....................................................-3-

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动............................................-3-

一、带电粒子在匀强磁场中的运动........................................-3-

二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期...........................-3-

三、带电粒子在组合场中的运动..........................................-4-

四、叠加场.............................................................-5-

1.4质谱仪与回旋加速器.....................................................-5-

一、质谱仪.............................................................-5-

二、回旋加速器.........................................................-6-

三、速度选择器.........................................................-7-

四、电磁流量计.........................................................-7-

第二章电磁感应...............................................................-8-

2.1楞次定律................................................................-8-

一、影响感应电流方向的因素............................................-8-

二、楞次定律...........................................................-9-

三、右手定则..........................................................-10-

2.2法拉第电磁感应定律.....................................................-11-

一、影响感应电流大小的因素...........................................-11-

二、电磁感应定律......................................................-11-

三、导线切割磁感线时的感应电动势....................................-12-

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动..............................................-13-

一、电磁感应现象中的感生电场.........................................-13-

二、涡流..............................................................-13-

三、电磁阻尼和电磁驱动...............................................-13-

2.4互感和自感.............................................................-13-

一、互感现象..........................................................-13-

二、自感现象..........................................................-14-

三、自感系数和磁场的能量.............................................-14-

第三章交变电流..............................................................-15-

3.1交变电流...............................................................-15-

一、交变电流..........................................................-15-

二、交变电流的产生...................................................-16-

三、交变电流的变化规律...............................................-16-

-1-

四、交流发电机........................................................-17-

3.2交变电流的描述........................................................-17-

一、周期和频率........................................................-17-

二、峰值和有效值......................................................-18-

三、正弦式交变电流的公式和图像.......................................-19-

3.3变压器.................................................................-19・

一、变压器的原理......................................................-19-

二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系......................-20-

三、电压与匝数为关系.................................................-21-

四、理想变压器动态分析...............................................-21-

3.4电能的输送.............................................................-22-

一、降低输电损耗的两个途径...........................................-22-

二、解决远距离高压输电问题的基本方法................................-22.

三、电网供电..........................................................-24-

4.1电磁振荡...............................................................-24-

一、电磁振荡的产生...................................................-24-

二、电磁振荡的能量变化...............................................-24-

二、电磁振荡的周期和频率.............................................-25-

4.2电磁场与电磁波........................................................-26-

一、电磁场............................................................-26-

二、电磁波............................................................-26-

4.3无线电波的发射和接收..................................................-27-

一、无线电波的发射....................................................-27-

二、无线电波的接收....................................................-27-

三、电视广播的发射和接收.............................................-27-

4.4电磁波谱...............................................................-27-

一、电磁波谱..........................................................-27-

二、电磁波的特性及应用...............................................-27-

第五章传感器................................................................-28-

一、传感器................................................................-28-

二、常见传感器的工作原理及应用...........................................-29-

三、利用传感器制作简单的自动控制装置....................................-29-

-2-

第一章安培力与洛伦兹力

1.1磁场对通电导线的作用力

一、安培力的方向

1、安培力：通电导体在磁场中受的力.

2、左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让

磁感线从堂心进入,并使四指指向电流的方向,这时投提近指的方向就是通电导线在磁场中

所受安培力的方向。

3、安培力方向、磁场方向、电流方向的关系：安培力既垂直于电流方向，也垂直于磁场方

向(灯_8、EL/),即垂直于电流I和磁场B所决定的平面。

二、安培力的大小

1、安培力的大小的三种情形

(DB与I垂直时：F=BI与

(3)B与I平行时：F=0<»

(3)B与I成8角时:F=BILsinO,>

2、对安培力，、=〃咫in〃的理解

(1)当月与/垂直，即〃=90°时，F=ILBx当〃与/成。角时，F=ILBs'n。，。是夕与/

的夹角。

(2)公式Q〃8sin。中：

①〃对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度,不必考虑导线臼身产生的磁感应强度的

影响。

②人是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度。等于连接两端点直线的长度(如图)：

相应的电流沿L由始端流向末端。

2、F=ILBsin。的适用条件：导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适

用「很短的通电导线。

三、磁电式电流表

1、原理：安培力与电流的关系.通电线圈在磁场中受到安培力而偏转,线圈偏转的角度越

大，被测电流就越大；根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。

-1-

2、构造：磁便、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。

3、特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿生径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁

感线平行,且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小相笠。

4、优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。

缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。

L2磁场对运动电荷的作用力

一、洛伦兹力的方向

1、洛伦兹力

(1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。

(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现。

对应力内容项目洛伦兹力电场力

性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力

产生条件层0且0不与6平行电场中无论电荷处于何种状态X0

大小F=qvB(vLB)F=qE

正电荷受力方向与电场方向相同，

方向满足左手定则d反FVv

负电荷受力方向与电场方向相反

做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功

只改变电荷运动的速度方向，不改既可以改变电荷运动的速度大小，

作用效果

变速度大小也可以改变电荷运动的方向

2、洛伦兹力的方向

左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感

线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时授指所指的方向就是运动的正电

荷在磁场中所受洛伦兹力的方向.负电荷受力的方向与王电荷受力的方向相反。

3、F、B、v三者方向间的关系：洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，

即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面，即FIB,Flv,

但B与v

B

/

r

乙”与B不垂直

4、洛伦兹力的特点

-2-

(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化.但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动

方向垂直。

(2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小。

二、洛伦兹力的大小

洛伦兹力的大小：尸=/必in〃，。为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。

(1)当。=90°时，sin8=1,F=qvB,即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力

最大。

(2)当。=0时，v//B,sin"=0,F=0,即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力。

三、电子束的磁偏转

1、显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。

荧光屏

2、显像管的原理

(1)电子枪发射高速电子。

(2)电子束在磁场中偏转。

(3)荧光屏被电子束撞击时发光。

3、扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化,使

得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动

一、带电粒子在匀强磁场中的运动

1、若\，〃8,带电粒子以速度v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F=0。

2、若v_LB,此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向垂直，粒子在垂直于磁场方向

的平面内运动。

(1)洛伦兹力与粒子的运动方向垂直,只改变粒子速度的方向,不改变粒子速度的大小。

(2)带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速豳运动，洛伦兹力提供向心力。

二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期

,v一,口mv

1、由0沼="，可得厂=振

2、由厂=除口片空，可得7=*,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周班与轨

道半径和运动速度无关。

-3-

3、圆心的确定：圆心位置的确定通常有以下两种基本方法

（1）已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的

直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图甲所示，〃为入射点，V为出射点）.

（2）已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的垂线，连线入射点和出

射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图乙所示，尸为入射点，”

为出射点）。

甲乙

4、半径的确定：半径的L算一般利用几何知识解直角三角形，做题时一定要作好辅助线，

由圆的半径和其他几何边构成直角三角形.由直角三角形的边角关系或勾股定理求解。

5、粒子在匀强磁场中运动时间的确定

（1）粒子在匀强磁场中运动一周的时间为7；当粒子运动轨迹的圆弧所对应的圆心角为。

aa

时，其运动时间丁7（或t=—T）.

JOU乙Ji

确定圆心角时，利用好几个角的关系，即圆心角=偏向角=2倍弦切角。

（2）当了一定时，粒子在匀强磁场中运动的时间£=—,/为带电粒子通过的弧长。

三、带电粒子在组合场中的运动

组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或者电场、磁场分时间段在同一区域

或不同区域交替出现。

1、解决带电粒子在组合场中的运动所需知识

牛蟆运动定律、

初速度V。与电场线¥行匀变速直线运动运动学公式

匀强电场中动能定理

运动的合成分解

初速度V。与电场线垂直类平拗运动

功能关系

用粒子在组合场中的国

平衡条件F合=0

初速度V0与磁感线平行匀速直线运动

匀速直线运动公式

匀强磁场中

圆周运动公式、

初速度V0与磁感线垂直匀速圈周运动牛顿运动定律

及几何知识

2、“电偏转”与“磁偏转”的比较

-4-

电偏转磁偏转

偏转只受恒定的静电力尸=〃£只受大小恒定的洛伦兹力F=qvfi

条件匕L£进入匀强电场匕L8进入匀强磁场

姗中二研丁二

•!••••

运动

轨迹

0

抛物线圆弧

利用类平抛运动的规律利用牛顿第二定律、向心力公式有r=

求解

12qEatmv2兀勿0T

方法y—at,a—,tan°一/T-qB'J2n

2nmvo

四、叠加场

电场、磁场、重力场叠加，或其中某两场叠加。

1、是否考虑粒子重力

(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为一般情况下其重力与静电力或洛伦兹力

相比太小，可以忽略；而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、尘埃等一般应当考虑其重

力。

(2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。

(3)不能直接判断是否要考虑重力的，在进行受力分析与运动分析时，要结合运动状态确

定是否考虑重力。

2、直加场中三中场的比较

力的特点功和能的特点

大小：G=mg重力做功与路径无关

重力场

方向：竖直向下重力做功改变物体的重力势能

大小：F=qE

电场力做功与路径无关

电场方向:正电荷受力方向与场强方向相同，负

kqU电场力做功改变电势能

电荷受力方向与场强方向相反

大小：f=qvB(v_LB)洛伦兹力不做功，不改变带电垃

磁场

方向：可用左手定则判断子的动能

L4质谱仪与回旋加速器

一、质谱仪

1、质谱仪构造：主要构性有加速曳场、偏转磁场和照相底片。

2、运动过程(如图)

-5-

（1）带电粒子经过电压为少的加速电场加速，世

（2）垂直进入磁感应强度为月的匀强磁场中，做匀速圆周运动，/=%，可得/=乐月;

3、分析：从粒子打在底片I）上的位置可以测出圆周的半径r,进而可以算出粒子的比荷.

二、回旋加速器

1、回旋加速器的构造：两个D形盒，两D形盒接交流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀

强磁场中,如图。

2、工作原理

（1）电场的特点及作用

特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的电场。

作用：带电粒子经过该区域时被加速。

（2）磁场的特点及作用

特点：D形盒处广与盒面垂直的匀强磁场中。

作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,从而改变运动方向,半个圆周后再次进

入电场。

（3）粒子被加速的条件：交变电场的周期等于粒子在磁场中运动的周期。

（4）粒子最终的能量：粒子速度最大时的半径等于D形盒的半径，即八=万，八巧,则粒

qB

子的最大动能仄=半。

（5）提高粒子最终能量的措施：由反=半•可知，应增大磁感应强度6和D形盒的半径几

Z/77

（6）粒子被加速次数的十算：粒子在回旋加速器中被加速的次数〃=亍（〃是加速电压的大

qu

小）O

-6-

（7）粒子在问旋加速器中运动的时间：在电场中运动的时间为力，在磁场中运动的时间为

£2=曰-7=与/（〃为加速次数），总时间为因为力《杀一般认为在回旋加速器

乙QD

中运动的时间近似等于以

三、速度选择器

1、装置及要求：如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子

从左侧平行于极板射入，不计粒子重力。

+++++++

XXXXXX

XIXXXXX

F

2、带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE=qvB,即

3、速度选择器的特点

p

（1）f的大小等于/与〃的比值，即『=方速度选择器只对选择的粒子的速度有要求，而对

粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求。

（2）当心时，粒子向P洛方向偏转，尸中.做负功，粒子的动能减小，电势能增大。

（3）当寸，粒子向广电方向偏转，尸电做正功，粒子的动能增大，电势能减小。

（4）速度选择器只能单向选择：若粒子从另一方向射入，则不能穿出速度选择器。

四、电磁流量计

1、电磁流量计的原理图如下

XXXXX

xxbxXBx

甲乙

2、流量Q的定义：单位时间流过导管某一横截面的导电液体的体积。

3、公式：Q=Sv,其中S为导管的横截面积，v是导电液体的流速。

4、导电液体的流速v的计算如下，一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成，其中有可以

导电的液体向右流动，导电液体中的自由电荷（正、负离子）在洛伦兹力作用下发生偏转,

-7-

使a,b间出现电势差，当自由电荷所受静电力和洛伦兹力平衡时，a,b间的电势差U达到

最大，由qvB=qE=*得/=强乂圆管的横截面积S=；n〃，故流量

5、电视高低判断：根据左手定则可得

第二章电磁感应

2.1楞次定律

一、影响感应电流方向的因素

|、探究感应电流的方向实验原理

（1）由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。

（2）通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出

感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。

2、实验器材：条形磁体，螺线管，灵敏电流计,导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，

电池盒。

3、进行实验

（1）探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。

实验电路如图甲、乙所示：

结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。（指针偏

转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的）

（2）探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向

①按图连接电路，明确螺线管的绕线方向。

②按照控制变量的方法分别进行N极（S极）向下插入线圈和N极（S极）向卜.时抽出线圈的实

验。

4、实验结果分析

根据上表记录，得到下述结果：甲、乙两种情况下，磁通量都增加,感应电流的磁场方向与

原磁场方向想反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少,感应电流的磁场

-8-

方向与原磁场方向相同,，且碍磁通量的减少。

实验结论：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。

5、注意事项

(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防

止电流过大或通电时间过长损坏电流表。

(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。

(3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。

(4)按照控制变量的思想进行实验。

(5)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。

二、楞次定律

1、内容：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。

2、从能星角度理解楞次定律：感应电流沿着楞次定律严述的方向，是能星守恒定律的必然

结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电

能。

3、对楞次定律的理解

(1)楞次定律中的因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发牛:变化

是原因，产生感应电流是结果。

⑵对“阻碍”的理解

问题结论

谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化

为何阻碍原磁场的磁通量发生了变化

阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身

当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当

如何阻碍原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增

反减同”

阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终

结果如何

结果不受影响

(3)“阻碍”的表现形式

从磁通最变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通最的变化。

从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动。

4、楞次定律的推论

(1)“增反减同”法：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变

-9-

化。

①当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向祖反。

②当原磁场磁通鼠减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相回。

口诀记为“增反减同”0

（2）“来拒去留”法：由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与

磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动。口诀记为“来拒去留”。

（3）“增缩减扩”法：就闭合I可路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过回路的原磁通量

的变化。若穿过闭合回路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合回路的磁通量减少，

面积有扩张趋势。口诀记为“增缩减扩二

（4）“增离减靠”法：若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通

量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的

磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。

三、右手定则

1、右手定则：如图所示，内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，开且都与手掌在

同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向

就是感应电流的方向。

（1）右手定则的适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.

（2）右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：

①大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动,

也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动。

②四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源。

2、“三定则一定律”的综合应用：安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较

比较

安培定则左手定则右手定则楞次定律

项目

判断电流周判断通电导线在磁判断导体切割磁感线判断回路中磁通量变

适用

围的磁感线场中所受的安培力时产生的感应电流方化时产生的感应电流

场合

方向方向向方向

因果因电而生磁因电而受力（I、B-F因动而生电（v、B-I因磁通量变化而生电

关系（I-B）安）感）（△中7感）

-10-

2.2法拉第电磁感应定律

一、影响感应电流大小的因素

1、实验现象：在用导线切割磁感线产牛.感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快、

磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场

越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。

2、实验结论：当回路中的电阻一定时，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而

磁通量变化的快慢可以用遴通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化

率有关。

二、电磁感应定律

1、感应电动势

（1）在电磁感应现象中产生的电动势。

（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

（3）在电磁感应现象中，只要闭合回路中有感应电流，这个回路就一定有电动势：回路断

开时，虽然没有感应电流，但电动势依然存在。

A中

（4）感应电动势的大小：决定于穿过电路的磁通量的变化率三丁而与中的大小、△中的大

小没有必然联系，而等的两种表达形式为S•言和B-

△①

（5）平均电动势与瞬时电动势：用£=口三丁计算的是At时间内的平均电动势.在磁通量

均匀变化时，E=r）n计算的既是八t时间内的平均电动势，也是某个时刻的瞬时电动势.

2、磁通量的变化率

A①

（1）磁通晶的变化率表示磁通展•变化的快慢，用飞；表示，其中△中表示磁通显的变化最，

At表示发生磁通量变化所用的时间。

A①

（2）磁通量的变化率n：是中-t图象上某点切线的斜率大小。

A①

3、中、△①与K•三者之间的关系

物理量单位物理意义计算公式

表示某时刻或某位置时穿过某

磁通量中Wb(D=B・Si

一面积的磁感线条数的多少

表示在某一过程中穿过某一面

磁通量的变化量△①WbA①=02—①11

积的磁通量变化的多少

-11-

rAS

B・TT

A①表示穿过某一面积的磁通量变A①

磁通量的变化率不了Wb/s----=〈

化的快慢AtAB

4、法拉第电磁感应定律

(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通曷的变化率成正比。

A①

(2)公式：£=%7'其中〃为线圈的匝数。

(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb),感应电动势的单位是伏(V)。

三、导线切割磁感线时的感应电动势

1、导线垂直于磁场方向运动，B、1、v两两垂直时，如图所示，E=Blvo

2、导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为。时，如图所示，E=Blvsin

0O

导线的

横截阿

柒

也

B

3、导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向相反，导

体棒克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能。

4、对公式E=BLv的理解

(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，一般用于导体各部分切割磁感线的速

度相同的情况，当v为瞬时速度时，E为瞬时感应电动势；若v是平均速度，则E为平均感

应电动势.如果导体各部分切割磁感线的速度不相等，可取其平均速度求电动势，例如如图

导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度3匀速转动，磁感应强度为B,则AC在切割.磁感

2

线时产生的感应电动势为：E=Blv=Bl-JG)1=1B1<OO

XRXX

X

产,

XXX

(2)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。

(3)公式中的1应理解为导线切割磁感线时的有效长度.如果导线和磁场不垂直，1应是

导线在垂直磁场方向投影的长度；如果切割磁感线的导线是弯曲的，1应取导线两端点的连

线在与B和v都垂直的直线上的投影尺度。

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2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动

一、电磁感应现象中的感生电场

1、感生电场：麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场叫作感生电场。

2、感生电动势：由感生电场产生的电动势叫感生电动势。

3、电子感应加速器：电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中

电流的大小、方向发生变化时,产生的感生电场使电子加速。

二、涡流

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生感应电流，用图

表示这样的感应电流，就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流,简称涡流。

2、涡流大小的决定因素：磁场变化越快（一越大），导体的横截面积S越大，导体材料的电

阻率越小，形成的涡流就越大。

三、电磁阻尼和电磁驱动

1、电磁阻尼：当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是

阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。

2、电磁驱动：若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安

培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。

3、电磁阻尼和电磁驱动的比较

电磁阻尼电磁驱动

成因由导沐在磁场中运动形成的由磁场运动而形成的

安培力方向与导体运动方向相反，安培力方向与导体运动方向

不效果

为阻力相同，为动力

同

磁场能转化为电能，通过安

点能量克服安培力做功，其他形式的能转

培力做功，电能转化为导体

转化化为电能，最终转化为内能

的机械能

两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场

共同点

间的相对运动

2.4互感和自感

一、互感现象

1、互感和互感电动势：两个相互养近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的电流变化时，

它所产生的变化的磁场会在另•个线圈中产生感应电动势,这种现象叫作互感,这种感应电

动势叫作互感电动势。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅可以发生于绕在同一铁

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芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。互感现象说明能量可以由

一个电路传递到另一个电路。

2、应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感

现象制成的。

3、危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间.在电力工程和电子电路中，互

感现象有时会影响电路的正常工作。

二、自感现象

1、当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这

种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作白感电动势。

2、对日感电动势的理解

(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上

产生感应电动势。

(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流

减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即:增反减同)。

(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流

的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。

3.对电感线圈阻碍作用的理解

(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过

电感线圈的电流不能突变，

(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线

的电阻引起的。

(3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。

三、自感系数和磁场的能量

1、自感电动势

(1)作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。

(2)方向：当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动

势与原电流方向相同。

(3)大小：E=L—0其中，L时自感系数。

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（4）自感电动势的特点：

①自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止。

②当原电流增大时，自感电动势对电流的增大起到“阻碍”的作用；当原电流减小时，自感

电动势对电流的减小起到“阻碍”的作用。

2、自感系数

（1）定义：L是反映不同线圈产生自感电动势本领大小的物理量，叫作自感系数，简称自

感或电感。

（2）影响因素：自感系数与线圈的形状、长短、匝数以及有无铁芯等因素有关。

线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加

有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。

（3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有亳亨、微亨。

（4）意义：自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。

3、磁场的能量

1.线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。

2.线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。

第三章交变电流

3.1交变电流

一、交变电流

1、交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流0

2、常见的交变电流的波形图：实际应用中，交变电流有着不同的变化规律，常见的有以下

几种，如图所示。

家庭电路中的示波器中的三电子电路中激光通信

正弦式电流角形扫描电压的矩形脉冲中的尖脉冲

3、直流：方向不随时间变化的电流称为直流。

4、演示：观察交变中流的方向

（1）把两个发光颜色不同的发光二极管并联，连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两

个磁极之间的线圈随着转动。

（2）摇动发电机的速度较慢时，我们观察到两个发光二吸管交替闪亮,这说明教学用发电机

产生的电流，大小和方向都在不断地变化，这种电流叫作交变电流。

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二、交变电流的产生

1、交变电流的产生：交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直。

2、产生装置：将闭合线圈置于匀强磁场，并绕垂直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。

3、两个特殊位置及特点

△G

①中性面上图甲和丙所处的位置特点：穿过线圈的磁通量中最大，磁通量的变化率不一（）,

所以感应电动势E=0,该应电流1=0,交变电流此时方向改变。

②与中性面垂直的位置上图乙和丁所处的位置特点：穿过线圈的磁通量①=0,磁通量的变

A①

化率石工最大，所以感应电动势E最大，该应电流I最大，交变电流此时方向不变。

三、交变电流的变化规律

1、中性面

（1）中性面：与磁感线垂直的平面。

（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零。

2、从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e=I:msin3t,|加叫作电动

势的峰值，Em=NcoBSo

3、正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。

4、正弦式交变电流和电压：电流表达式i=Imsinat,电压表达式u=Umsin3t.其中Im、

Urn分别是电流和电压的最大值，也叫峰值。

5、交变电流的峰值：Em=NoBS,（j01=丫［'\

K十rK十r

6、电动势峰值Em=Nc）BS由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度幻和线圈面积S决定，

与线圈的形状无关，与转轴的位置无关.

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7、求交变电流瞬时值和峰值的方法

（1）定位置：确定线圈的转动是从哪个位置开始计时的。从中性面开始计时、从垂直中性

面开始计时。

（2）定函数：确定表达式是正弦函数还是余弦函数。

①从中性面开始计时一正弦函数e=Emsincot。

②从垂直中性面开始计时一余弦函数e=耳〃coscot。

（3）定数值：确定转动的角速度。=2兀〃（n的单位为r/s）、峰值耳”=N8S。。

（4）求结果：写出表达式，代入时间求瞬时值。

四、交流发电机

1、工作原理：交流发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律。

2、发电机的构造

（1）电枢：产生感应电均势的线圈。

（2）磁体：用来产生磁场。

3、发电机的分类

（1）旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动。

（2）旋转磁极式发电机：电枢不动，磁极转动。

4、发电机的能量转换：发电机转子一般由蒸汽轮机、水轮机等带动，将机械能转化为电能，

输送给外电路。

3.2交变电流的描述

一、周期和频率

1、周期（T）：交变电流完成一次周期性变化所需的时间；在交变电流的图像中，一个完整的

正弦波形对应的时间为一个周期。

2、频率（f）：周期的倒数叫作频率，数侑等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。

3、周期和频率的关系：T=:或f=*如图为我国照明电路的u-t图像，则交流电的周期T

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4、角速度与周期、频率的关系：3=，-=2冗f。

5、交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度3或转速n有关，3（n）越大，周期越短,

频率越IWJ,其关系为丁=3,3=F1-=2nf=2几n。

二、峰值和有效值

1、峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值，若将交流电接入纯电阻电路中,

p

则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为In=京，U“=LR。

2、电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。

3、有效值：有效值：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应；让交变电流与恒定电流

分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电

流的数值叫作交变电流的有效值。

FUn

（1）在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系E=^=0.707E,„U==0.707U„

1==0.707Imo

（2）当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交