《物理选修二思维导图》
一、电磁感应
1. 感应电流的产生条件：
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磁通量变化：
- 穿过闭合回路的磁感线条数发生变化。
- 磁通量是描述磁场穿过某面积的磁感线总数的物理量。
- 公式：Φ = BScosθ (B：磁感应强度，S：面积，θ：B与S的夹角)
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闭合回路：
- 必须是闭合的导电回路。
- 断开的回路不会产生感应电流，只会产生感应电动势。
2. 法拉第电磁感应定律：
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公式：E = n ΔΦ / Δt
- E：感应电动势 (单位：V)
- n：线圈匝数
- ΔΦ：磁通量变化量 (单位：Wb)
- Δt：变化时间 (单位：s)
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意义：
- 感应电动势的大小与磁通量变化的快慢成正比。
- 线圈匝数越多，感应电动势越大。
3. 楞次定律：
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表述：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
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“阻碍”的理解：
- 方向阻碍：感应电流产生的磁场方向总是与引起感应电流的磁场变化方向相反。
- 效果阻碍：阻止原磁通量增加/减少的趋势，减缓变化。
- 不是阻止：感应电流不能完全阻止原磁通量的变化。
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应用：
- 判断感应电流的方向。
- 确定导体受到的安培力方向。
- 解决电磁感应问题。
4. 感应电动势的类型：
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动生电动势：导体在磁场中切割磁感线运动。
- 公式：E = BLv (B：磁感应强度，L：导体长度，v：速度)
- 速度v要垂直于磁感线B和导体L。
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感生电动势：磁场变化导致磁通量变化产生的电动势。
- 适用法拉第电磁感应定律。
5. 电磁感应的应用：
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发电机：
- 利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
- 交流发电机：旋转线圈切割磁感线。
- 直流发电机：通过换向器将交流电转化为直流电。
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变压器：
- 利用电磁感应原理改变交流电压。
- 电压与匝数成正比：U1/U2 = n1/n2
- 功率不变：P1 = P2 (理想变压器)
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电磁炉：
- 高频电流通过线圈产生交变磁场，使锅底产生涡流而发热。
二、交变电流
1. 交变电流的产生：
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原理：导体切割磁感线（通常是线圈在匀强磁场中匀速转动）。
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正弦交流电：
- 电动势/电压/电流随时间按正弦规律变化。
- 公式：e = Em sin(ωt), u = Um sin(ωt), i = Im sin(ωt)
- Em, Um, Im 分别是电动势、电压、电流的最大值。
- ω = 2πf (f：频率，T：周期)
2. 交变电流的描述：
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瞬时值：e, u, i 随时间变化的具体数值。
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最大值：Em, Um, Im 交流电在一个周期内的最大数值。
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有效值：
- 与直流电通过相同电阻产生相同热效应的直流电流的数值。
- 关系：U = Um/√2, I = Im/√2 (适用于正弦交流电)
- 电表测量的是有效值。
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周期和频率：
- 周期(T)：交流电完成一次周期性变化所需要的时间。
- 频率(f)：单位时间内交流电完成周期性变化的次数。
- 关系：T = 1/f
3. 电感和电容对交流电的影响：
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电感：
- 对交流电有阻碍作用，称为感抗 (XL)。
- 感抗与频率成正比：XL = 2πfL (L：电感系数)
- 感抗阻碍交流电的变化，有“通直流，阻交流”的特点。
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电容：
- 对交流电有阻碍作用，称为容抗 (XC)。
- 容抗与频率成反比：XC = 1/(2πfC) (C：电容)
- 容抗阻碍交流电的变化，有“通交流，阻直流”的特点。
4. 阻抗：
- 定义：电路中对交流电的阻碍作用的总称。
- 组成：电阻、感抗和容抗的矢量和。
- 意义：反映电路对交流电的整体阻碍能力。
5. LC振荡电路：
- 原理：电容器充放电过程中，电场能和磁场能相互转化。
- 过程：电容器放电，电流增大，电场能转化为磁场能；电容器充电，电流减小，磁场能转化为电场能。
- 频率：振荡频率与电容C和电感L有关。
- 应用：无线电的发射与接收。
三、电磁波
1. 电磁波的产生：
- 条件：变化的电场和磁场相互激发，以波的形式传播。
- 加速电荷：是产生电磁波的根本原因。
2. 电磁波的传播：
- 不需要介质：可以在真空中传播。
- 速度：在真空中传播速度等于光速 c = 3×10^8 m/s
- 波长、频率和速度的关系：c = λf (λ：波长，f：频率)
3. 电磁波的特性：
- 波的特性：具有波的普遍特征，如干涉、衍射、多普勒效应等。
- 能量特性：携带能量，可以用来传递信息。
- 粒子性：光具有波粒二象性。
4. 电磁波谱：
- 按波长/频率排列的电磁波的完整序列。
- 常见电磁波：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
- 不同波段的电磁波应用：通信、雷达、遥感、医疗、工业等。
5. 电磁波的应用：
- 无线电通信：利用电磁波传递信息。
- 雷达：利用电磁波探测目标的位置和速度。
- 微波炉：利用微波加热食物。
- 医学成像：利用X射线进行医学诊断。
- 遥感技术：利用电磁波探测地球资源和环境。
四、光
1. 光的电磁说：
- 麦克斯韦的观点：光是一种电磁波。
- 实验验证：赫兹的实验证实了电磁波的存在，验证了光的电磁说。
2. 光的干涉：
- 条件：两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同。
- 现象：光强加强和减弱的现象。
- 明暗条纹：明纹处光强加强，暗纹处光强减弱。
- 应用：薄膜干涉、全息摄影等。
3. 光的衍射：
- 定义：光绕过障碍物或通过小孔后偏离直线传播的现象。
- 条件：障碍物或小孔的尺寸与光的波长相近或小于光的波长。
- 应用：光学仪器的分辨率、全息摄影等。
4. 光的偏振：
- 定义：光波振动方向具有方向性的现象。
- 偏振片：只允许特定方向的光通过的光学元件。
- 应用：消除眩光、改善图像质量等。
5. 光的粒子性：
- 光子说：光是由一份一份的能量不连续的光子组成的，光子的能量与光的频率成正比：E = hν (h：普朗克常量，ν：频率)
- 光电效应：光照射到金属表面，使电子从金属表面逸出的现象。
- 爱因斯坦光电效应方程：E = hν - W (W：逸出功)
6. 波粒二象性：
- 光的双重性质：光既具有波动性，又具有粒子性。
- 统一性：波动性和粒子性是光的内在属性，在不同条件下表现出不同的特性。
- 适用对象：不仅适用于光，也适用于微观粒子，如电子等。
7. 激光：
- 原理：受激辐射。
- 特点：亮度高、方向性好、单色性好。
- 应用：激光切割、激光焊接、激光测距、激光通信、激光医疗等。
这个思维导图涵盖了物理选修3-4（部分地区对应选修二）的主要知识点，并进行了较为详细的展开，方便理解和记忆。 实际使用时可以根据自身情况进行调整和补充。