高2物理选修3-1知识点(3)
高2物理选修3-1知识点
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