高二物理選修3-1知識點總結(2)
高二物理選修3-1知識點總結
(4)物理意義：表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉化成電能的數值就越多。
二、電源(池)的幾個重要參數
(1)電動勢：它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。
(2)內阻(r):電源內部的電阻。
(3)容量：電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.
第3節 歐姆定律
一、導體的電阻
(1)定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值，叫做這段導體的電阻。
(2)公式：R=U/I(定義式)
說明：
A、對于給定導體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關系，R只跟導體本身的性質有關。
B、這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法。
C、電阻反映導體對電流的阻礙作用
二、歐姆定律
(1)定律內容：導體中電流強度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。
(2)公式：I=U/R
(3)適應范圍：一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。
三、導體的伏安特性曲線
(1)伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。
(2)線性元件和非線性元件
線性元件：伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。
非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元件。
四、導體中的電流與導體兩端電壓的關系
(1)對同一導體，導體中的電流跟它兩端的電壓成正比。
(2)在相同電壓下，U/I大的導體中電流小，U/I小的導體中電流大。所以U/I反映了導體阻礙電流的性質，叫做電阻(R)
(3)在相同電壓下，對電阻不同的導體，導體的電流跟它的電阻成反比。
第4節 串聯電路和并聯電路
一、串聯電路
1.串聯電路的基本特點：
2.串聯電路的性質：
等效電阻： 電壓分配： 功率分配：
二、并聯電路
1.并聯電路的基本特點：
2.并聯電路的性質：
等效電阻： 電流分配： 功率分配：
第5節焦耳定律
一、電功和電功率
(一)導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力所做的功稱為電功。適用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路。
1、純電阻電路：只含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉子被卡住的電動機也是純電阻器件。
2、非純電阻電路：電路中含有電動機在轉動或有電解槽在發生化學反應的電路。
在國際單位制中電功的單位是焦(J)，常用單位有千瓦時(kW·h)。
1kW·h=3.6×106J
(二)電功率是描述電流做功快慢的物理量。
額定功率：是指用電器在額定電壓下工作時消耗的功率，銘牌上所標稱的功率。
實際功率：是指用電器在實際電壓下工作時消耗的功率。
用電器只有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率。
二、焦耳定律和熱功率
(一)焦耳定律：電流流過導體時，導體上產生的熱量Q=I 2Rt
此式也適用于任何電路，包括電動機等非純電阻發熱的計算.產生電熱的過程，是電流做功，把電能轉化為內能的過程。
(二)熱功率：單位時間內導體的發熱功率叫做熱功率。
熱功率等于通電導體中電流I 的二次方與導體電阻R 的乘積。
(三)電功率與熱功率
1、區別：
電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強度的乘積。
熱功率是指在這段電路上因發熱而消耗的功率.決定于通過這段電路電流強度的平方和這段電路電阻的乘積。
2、聯系：
對純電阻電路，電功率等于熱功率;
對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉化為除熱能外其他形式的功率之和。
(四)電功和電熱的關系
1、在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉化為電路的內能.因而電功等于電熱，有：
2、在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉化為內能外，還要轉化為機械能、化學能等其他形式的能.因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱功率。.即有：W=UIt=E機、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)
第6節 導體的電阻
一、電阻定律
電阻定律：實驗表明，均勻導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為
1. ρ表示材料的電阻率，與材料和溫度有關;
2. l表示沿電流方向導體的長度;
3. S表示垂直于電流方向導體的橫截面積。
二、電阻率
(一)電阻定律中比例常量ρ跟導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率.ρ值越大，材料的導電性能越差。
(二)電阻率的單位是Ω·m，讀作歐姆米，簡稱歐米。
(三)材料的電阻率隨溫度的變化而改變，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小，常用來制作標準電阻。
(四)各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。
1、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。
2、半導體(熱敏電阻)的電阻率隨溫度的升高而減小。
第7節 閉合電路歐姆定律
一、閉合電路
外電路：電源的外部叫做外電路，其電阻稱為外電阻，R。
外電壓 U外：外電阻兩端的電壓。常也叫路端電壓。
內電路：電源內部的電路叫做內電路，其電阻稱為內電阻，r。
二、閉合電路歐姆定律
閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。這一結論稱為閉合電路歐姆定律。
三、路端電壓跟負載的關系
(一)路端電壓：外電路兩端的電壓叫做路端電壓。
(二)路端電壓是用電器(負載)的實際工作電壓。
電動勢為E ， 內阻為r=E / I短
注意：
1、U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。
2、圖象的斜率表示電源的內阻,圖象與縱軸的交點坐標表示電源電動勢，與橫軸的交點坐標表示短路電流。
3、斜率大，內阻大。
四、測量電源的電動勢和內電阻
(一)電路圖
(二)實驗數據處理方法比較：
1、計算法：原理清晰但處理繁雜，偶然誤差處理不好。
2、作圖法：原理清晰、處理簡單，偶然誤差得到很好處理，可以根據圖線外推得出意想不到的結論。
第8節 多用電表的原理
一、內部結構
測量時，黑表筆插入“-”插孔，紅表筆插入“+”插孔，并通過轉換開關接入與待測量相應的測量端。使用時，電路只有一部分起作用。
二、測量原理
(一)測直流電流和直流電壓的原理，就是電阻的分流和分壓原理，其中轉換開關接 1 或 2 時測直流電流;接 3 或 4 時測直流電壓;轉換開關接 5 時，測電阻。
(二)多用電表電阻擋(歐姆擋)原理。
1.
第三章 磁場
第1節 磁現象和磁場
一、磁現象
磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質物體的性質叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強的區域叫磁極。
二、磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.(與電荷類比)
三、磁場
(一)磁體的周圍有磁場
(二)奧斯特實驗的啟示：電流能夠產生磁場，運動電荷周圍空間有磁場。
導線南北放置
(三)安培的研究：磁體能產生磁場，磁場對磁體有力的作用;電流能產生磁場，那么磁場對電流也應該有力的作用。
(四)磁場的基本性質：
1、磁場對處于場中的磁體有力的作用。
2、磁場對處于場中的電流有力的作用。
第2、4節 磁感應強度、通電導線和磁場中受到的力
一、安培力的方向
安培力——磁場對電流的作用力稱為安培力。
左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。
二、安培力方向的判斷
1.安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據左手定則判斷出安培力的具體方向。
2.已知I、B的方向，可唯一確定F的方向;已知F、B的方向，且導線的位置確定時，可唯一確定I的方向;已知F、I的方向時，磁感應強度B的方向不能唯一確定。
3.由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想像力.如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖。
三、安培力的大小
實驗表明：把一段通電直導線放在磁場里，當導線方向與磁場方向垂直時，導線所受到的安培力最大;當導線方向與磁場方向一致時，導線所受到的安培力等于零;當導線方向與磁場方向斜交時，所受到的安培力介于最大值和零之間。
四、磁感應強度
定義：當通電導線與磁場方向垂直時，通電導線所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度。
對磁感應強度的理解
1、公式B=F/IL是磁感應強度的定義式，是用比值定義的，磁感應強度B的大小只決定于磁場本身的性質，與F、I、L均無關。
2、定義式B=FIL成立的條件是：通電導線必須垂直于磁場方向放置。因為磁場中某點通電導線受力的大小，除了與磁場強弱有關外，還與導線的方向有關。導線放入磁場中的方向不同，所受磁場力也不相同.通電導線受力為零的地方，磁感應強度B的大小不一定為零，這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的。
3、磁感應強度的定義式也適用于非勻強磁場，這時L應很短，IL稱作“電流元”，相當于靜電場中的試探電荷。
4、通電導線受力的方向不是磁場磁感應強度的方向。
5、磁感應強度與電場強度的區別：磁感應強度B是描述磁場的性質的物理量，電場強度E是描述電場的性質的物理量，它們都是矢量，現把它們的區別列表如下：
(1)磁感應強度是矢量，遵循平行四邊形定則。如果空間同時存在兩個或兩個以上的磁場時，某點的磁感應強度B是各磁感應強度的矢量和。
五、勻強磁場：如果磁場的某一區域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區域的磁場叫做勻強磁場.在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受的安培力F= BIL。
(一)公式F=BIL中L指的是“有效長度”.當B與I垂直時，F最大，F=BIL;當B與I平行時，F=0。
(二)彎曲導線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度，如下圖相應的電流沿L由始端流向末端。
1、當電流與磁場方向垂直時，F = ILB
2、當電流與磁場方向夾θ角時，F = ILBsinθ
第3節 幾種常見的磁場
一、磁場的方向
物理學規定：
在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向。
二、圖示磁場
(一)磁感線——在磁場中假想出的一系列曲線
1、磁感線上任意點的切線方向與該點的磁場方向一致(小磁針靜止時N極所指的方向)。
2、磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。
(二)常見磁場的磁感線
1、永久性磁體的磁場：條形，蹄形
2、直線電流的磁場
剖面圖(注意“ ”和“×”的意思)箭頭從紙里到紙外看到的是點，從紙外到紙里看到的是叉。
3、環形電流的磁場(安培定則：讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向。)
4、螺線管電流的磁場(安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管內部磁感線的方向。)
常見的圖示：
三、磁感線的特點：
1、磁感線的疏密表示磁場的強弱。
2、磁感線上的切線方向為該點的磁場方向。
3、在磁體外部，磁感線從N極指向S極;在磁體內部，磁感線從S極指向N極。
4、磁感線是閉合的曲線(與電場線不同)。
5、任意兩條磁感線一定不相交。
6、常見磁感線是立體空間分布的。
7、磁場在客觀存在的，磁感線是人為畫出的，實際不存在。
四、安培分子環流假說
(一)分子電流假說
任何物質的分子中都存在環形電流——分子電流，分子電流使每個分子都成為一個微小的磁體。
(二)安培分子環流假說對一些磁現象的解釋：
①未被磁化的鐵棒，磁化后的鐵棒。
②永磁體之所以具有磁性，是因為它內部的環形分子電流本來就排列整齊。
③永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。
(三)磁現象的電本質
第5、6節 運動電荷在磁場中受到的力和帶電粒子勻強磁場中的運動
一、磁場對運動電荷有力的作用——這個力叫洛侖茲力。
二、磁場對電流有安培力的作用，而電流是由電荷定向運動形成的。所以磁場對電流的安培力可能是磁場對運動電荷的作用力的宏觀表現。即：
(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現。
(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質。
三、洛倫茲力的方向
(一)洛倫茲力的方向符合左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，且處于同一平面內，把手放入磁場中，磁感線垂直穿過手心，四指指向正電荷運動的方向，那么，拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向;若是負電荷運動的方向，那么四指應指向其反方向。
(二)關于洛侖茲力的說明：
1、洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面。
2、洛侖茲力永遠與速度方向垂直。
3、洛侖茲力對電荷不做功。
4、洛侖茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小。
5、洛侖茲力對電荷只起向心力的作用，故只在洛侖茲力的作用下，電荷將作勻速圓周運動。
四、洛倫茲力的大小
(一)安培力是洛倫茲力的宏觀表現。
(二)洛倫茲力是安培力的微觀本質。
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