高二物理选修3-1知识点总结(2)
高二物理选修3-1知识点总结
(4)物理意义：表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
二、电源(池)的几个重要参数
(1)电动势：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。
(2)内阻(r):电源内部的电阻。
(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.
第3节 欧姆定律
一、导体的电阻
(1)定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。
(2)公式：R=U/I(定义式)
说明：
A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R只跟导体本身的性质有关。
B、这个式子(定义)给出了测量电阻的方法——伏安法。
C、电阻反映导体对电流的阻碍作用
二、欧姆定律
(1)定律内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。
(2)公式：I=U/R
(3)适应范围：一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液。
三、导体的伏安特性曲线
(1)伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，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
线性元件：伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。
非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件。
四、导体中的电流与导体两端电压的关系
(1)对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。
(2)在相同电压下，U/I大的导体中电流小，U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻(R)
(3)在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。
第4节 串联电路和并联电路
一、串联电路
1.串联电路的基本特点：
2.串联电路的性质：
等效电阻： 电压分配： 功率分配：
二、并联电路
1.并联电路的基本特点：
2.并联电路的性质：
等效电阻： 电流分配： 功率分配：
第5节焦耳定律
一、电功和电功率
(一)导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功。适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路。
1、纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。
2、非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。
在国际单位制中电功的单位是焦(J)，常用单位有千瓦时(kW·h)。
1kW·h=3.6×106J
(二)电功率是描述电流做功快慢的物理量。
额定功率：是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率，铭牌上所标称的功率。
实际功率：是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。
二、焦耳定律和热功率
(一)焦耳定律：电流流过导体时，导体上产生的热量Q=I 2Rt
此式也适用于任何电路，包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程，是电流做功，把电能转化为内能的过程。
(二)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率。
热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积。
(三)电功率与热功率
1、区别：
电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积。
热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。
2、联系：
对纯电阻电路，电功率等于热功率;
对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和。
(四)电功和电热的关系
1、在纯电阻电路中，电流做功，电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热，有：
2、在非纯电阻电路中，电流做功，电能除了一部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热，电功率大于电路的热功率。.即有：W=UIt=E机、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除热功率之外的其他形式能的功率)
第6节 导体的电阻
一、电阻定律
电阻定律：实验表明，均匀导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，用公式表示为
1. ρ表示材料的电阻率，与材料和温度有关;
2. l表示沿电流方向导体的长度;
3. S表示垂直于电流方向导体的横截面积。
二、电阻率
(一)电阻定律中比例常量ρ跟导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率.ρ值越大，材料的导电性能越差。
(二)电阻率的单位是Ω·m，读作欧姆米，简称欧米。
(三)材料的电阻率随温度的变化而改变，金属的电阻率随温度的升高而增大。锰铜合金和镍铜合金的电阻率受温度影响很小，常用来制作标准电阻。
(四)各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。
1、金属的电阻率随温度的升高而增大。
2、半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小。
第7节 闭合电路欧姆定律
一、闭合电路
外电路：电源的外部叫做外电路，其电阻称为外电阻，R。
外电压 U外：外电阻两端的电压。常也叫路端电压。
内电路：电源内部的电路叫做内电路，其电阻称为内电阻，r。
二、闭合电路欧姆定律
闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。这一结论称为闭合电路欧姆定律。
三、路端电压跟负载的关系
(一)路端电压：外电路两端的电压叫做路端电压。
(二)路端电压是用电器(负载)的实际工作电压。
电动势为E ， 内阻为r=E / I短
注意：
1、U—I图象是一向下倾斜的直线,路端电压随电流的增大而减小。
2、图象的斜率表示电源的内阻,图象与纵轴的交点坐标表示电源电动势，与横轴的交点坐标表示短路电流。
3、斜率大，内阻大。
四、测量电源的电动势和内电阻
(一)电路图
(二)实验数据处理方法比较：
1、计算法：原理清晰但处理繁杂，偶然误差处理不好。
2、作图法：原理清晰、处理简单，偶然误差得到很好处理，可以根据图线外推得出意想不到的结论。
第8节 多用电表的原理
一、内部结构
测量时，黑表笔插入“-”插孔，红表笔插入“+”插孔，并通过转换开关接入与待测量相应的测量端。使用时，电路只有一部分起作用。
二、测量原理
(一)测直流电流和直流电压的原理，就是电阻的分流和分压原理，其中转换开关接 1 或 2 时测直流电流;接 3 或 4 时测直流电压;转换开关接 5 时，测电阻。
(二)多用电表电阻挡(欧姆挡)原理。
1.
第三章 磁场
第1节 磁现象和磁场
一、磁现象
磁性、磁体、磁极：能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体，磁体中磁性最强的区域叫磁极。
二、磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.(与电荷类比)
三、磁场
(一)磁体的周围有磁场
(二)奥斯特实验的启示：电流能够产生磁场，运动电荷周围空间有磁场。
导线南北放置
(三)安培的研究：磁体能产生磁场，磁场对磁体有力的作用;电流能产生磁场，那么磁场对电流也应该有力的作用。
(四)磁场的基本性质：
1、磁场对处于场中的磁体有力的作用。
2、磁场对处于场中的电流有力的作用。
第2、4节 磁感应强度、通电导线和磁场中受到的力
一、安培力的方向
安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。
左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
二、安培力方向的判断
1.安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断安培力方向时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向。
2.已知I、B的方向，可唯一确定F的方向;已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向;已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。
3.由于B、I、F的方向关系在三维立体空间中，所以解决该类问题时，应具有较好的空间想像力.如果是在立体图中，还要善于把立体图转换成平面图。
三、安培力的大小
实验表明：把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，导线所受到的安培力最大;当导线方向与磁场方向一致时，导线所受到的安培力等于零;当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于最大值和零之间。
四、磁感应强度
定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度。
对磁感应强度的理解
1、公式B=F/IL是磁感应强度的定义式，是用比值定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L均无关。
2、定义式B=FIL成立的条件是：通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受力的大小，除了与磁场强弱有关外，还与导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同.通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的。
3、磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的试探电荷。
4、通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向。
5、磁感应强度与电场强度的区别：磁感应强度B是描述磁场的性质的物理量，电场强度E是描述电场的性质的物理量，它们都是矢量，现把它们的区别列表如下：
(1)磁感应强度是矢量，遵循平行四边形定则。如果空间同时存在两个或两个以上的磁场时，某点的磁感应强度B是各磁感应强度的矢量和。
五、匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场.在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受的安培力F= BIL。
(一)公式F=BIL中L指的是“有效长度”.当B与I垂直时，F最大，F=BIL;当B与I平行时，F=0。
(二)弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度，如下图相应的电流沿L由始端流向末端。
1、当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2、当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
第3节 几种常见的磁场
一、磁场的方向
物理学规定：
在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向。
二、图示磁场
(一)磁感线——在磁场中假想出的一系列曲线
1、磁感线上任意点的切线方向与该点的磁场方向一致(小磁针静止时N极所指的方向)。
2、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
(二)常见磁场的磁感线
1、永久性磁体的磁场：条形，蹄形
2、直线电流的磁场
剖面图(注意“ ”和“×”的意思)箭头从纸里到纸外看到的是点，从纸外到纸里看到的是叉。
3、环形电流的磁场(安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。)
4、螺线管电流的磁场(安培定则：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。)
常见的图示：
三、磁感线的特点：
1、磁感线的疏密表示磁场的强弱。
2、磁感线上的切线方向为该点的磁场方向。
3、在磁体外部，磁感线从N极指向S极;在磁体内部，磁感线从S极指向N极。
4、磁感线是闭合的曲线(与电场线不同)。
5、任意两条磁感线一定不相交。
6、常见磁感线是立体空间分布的。
7、磁场在客观存在的，磁感线是人为画出的，实际不存在。
四、安培分子环流假说
(一)分子电流假说
任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。
(二)安培分子环流假说对一些磁现象的解释：
①未被磁化的铁棒，磁化后的铁棒。
②永磁体之所以具有磁性，是因为它内部的环形分子电流本来就排列整齐。
③永磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱无章了。
(三)磁现象的电本质
第5、6节 运动电荷在磁场中受到的力和带电粒子匀强磁场中的运动
一、磁场对运动电荷有力的作用——这个力叫洛仑兹力。
二、磁场对电流有安培力的作用，而电流是由电荷定向运动形成的。所以磁场对电流的安培力可能是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现。即：
(一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。
(二)洛伦兹力是安培力的微观本质。
三、洛伦兹力的方向
(一)洛伦兹力的方向符合左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若是负电荷运动的方向，那么四指应指向其反方向。
(二)关于洛仑兹力的说明：
1、洛仑兹力的方向垂直于v和B组成的平面。
2、洛仑兹力永远与速度方向垂直。
3、洛仑兹力对电荷不做功。
4、洛仑兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
5、洛仑兹力对电荷只起向心力的作用，故只在洛仑兹力的作用下，电荷将作匀速圆周运动。
四、洛伦兹力的大小
(一)安培力是洛伦兹力的宏观表现。
(二)洛伦兹力是安培力的微观本质。
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