高中物理电磁学基础知识
了解人教版高中物理中的电磁学知识
了解人教版高中物理中的电磁学知识电磁学是高中物理中的重要知识点,对于学生们的理解和应用能力有着重要影响。
人教版高中物理教材对电磁学的教学设置合理,内容丰富,能够帮助学生深入了解电磁学的基本概念和原理。
本文将从人教版高中物理教材中的电磁学单元出发,以电磁感应和电磁波为重点,介绍其中的重要知识点和相关实验。
一、电磁感应电磁感应是电磁学中的一个重要知识点,也是理解电磁学原理的基础。
在人教版高中物理教材中,电磁感应的教学结构合理,通过磁场与导体相互作用引发感应电流的原理,引导学生从实验中体验电磁感应现象。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的重要规律,人教版高中物理教材通过一系列实验和数学表达方式,引导学生理解该定律的深层含义。
在教学中,可以通过实验设备的展示和具体的实验操作,帮助学生直观地感受到电磁感应的过程,培养学生的科学观察和实验分析能力。
2. 感应电动势和感应电流在电磁感应过程中,不仅会产生感应电动势,还会产生感应电流。
人教版高中物理教材通过引入恩斯特定律和楞次定律等概念,帮助学生理解感应电动势和感应电流的产生机制。
学生可以通过实验验证恩斯特定律,理解当磁通量变化时,感应电动势的产生与其导线回路的特性有关。
二、电磁波电磁波是电磁学中的重要概念,人教版高中物理教材通过电磁波的起源、性质和传播特性等方面的内容,帮助学生全面了解电磁波的基本知识。
1. 电磁波的起源和发现人教版高中物理教材通过介绍麦克斯韦等科学家的研究历程,让学生了解电磁波的起源和发现过程。
同时,通过具体的实验操作和数学描述,学生可以进一步了解电磁波与电磁场的关系,以及电磁波的传播方式。
2. 电磁波的性质和应用电磁波具有不同的频率和波长,在物理学中被分为不同的波段,如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
人教版高中物理教材通过介绍电磁波的性质和应用,帮助学生了解不同波段的电磁波在科学研究、通信、医学和日常生活等方面的广泛应用。
高中物理电磁学知识点梳理
高中物理电磁学知识点梳理高中物理的电磁学是电学和磁学的综合学科,主要研究电荷间的相互作用以及电磁场的产生和作用。
下面是电磁学的主要知识点梳理。
1.静电学静电学是电磁学的基础,主要研究静止的电荷及其之间的相互作用。
知识点包括:-电荷的性质:电量、电荷守恒定律、电荷的量子化-受力特性:库仑定律、电场强度、电场线、电势能、电场中静电能量的计算-电场的应用:电场与导体的静电平衡、电容器、电场中的运动粒子2.恒定磁场恒定磁场研究磁场中的电流及其受力情况。
知识点包括:-磁场的性质:磁场强度、磁感应强度、磁感线、磁场力-洛伦兹力:洛伦兹力定律、磁场对带电粒子的运动轨迹的影响-磁场的应用:电流的感应磁场、磁场中的运动粒子、电流在磁场中的感应力、直导线在磁场中的力、电动机、电磁铁等3.电磁感应电磁感应研究磁场对电流的产生和电流对磁场的影响。
知识点包括:-法拉第电磁感应定律:感生电动势的大小和方向、感生电动势的计算-楞次定律:电磁感应中的能量守恒、自感系数的计算-互感:互感系数、互感电动势的计算-变压器:构造、工作原理、换电压比4.交流电交流电研究电流的周期性变化和交变电场的特性。
知识点包括:-交变电流的特点:周期、频率、角频率、有效值-阻抗和电感:交流电路中的电阻、电感、电容、有功功率、无功功率和视在功率的计算-交流电路的分析:串、并联电路的电流、电压、功率的计算-高压输电:三相交流电输电线路的设计5.真空电子学与半导体器件真空电子学研究真空中的电子流动和真空管的原理。
知识点包括:-电子的发现和性质:阴极射线、电子的电量和质量-阴极射线管:电子的聚焦、加速和偏转、荧光屏和示波器等半导体器件研究半导体材料中的电流传导和电子器件的工作原理。
知识点包括:-半导体的性质:导电性、P-N结、半导体中的载流子、P-N结的正向和反向特性-二极管:P-N结的整流作用、二极管的工作原理、应用-晶体管:P-N-P和N-P-N型晶体管的工作原理、放大和开关应用以上是高中物理电磁学的主要知识点梳理,学好这些知识点,能够基本掌握电磁学的基本原理和应用。
高中物理电磁学知识点
高中物理电磁学知识点导言:物理学是自然科学的一个重要分支,涵盖了广泛的知识领域,其中电磁学是其中的一个重要部分。
在高中物理学习中,学生们领会和掌握电磁学的基本概念对于理解电磁学原理和应用非常重要。
本文将介绍高中物理电磁学知识点的大致范围,包括电磁场、电磁感应和电磁波等方面的基础知识。
一、电磁场1. 电荷和电场:电荷的电场以及电场的概念和特征。
2. 静电场和电势:静电场的产生和性质,电势的概念,电势差和电场强度之间的关系。
3. 磁场和磁感应:磁场的特征与表示方法,磁感应的概念和特征。
二、电磁感应和法拉第电磁感应定律1. 电磁感应现象:磁场中导体中的感应电动势。
2. 法拉第电磁感应定律:导体中感应电动势的大小和方向。
3. 感生电动势和自感现象:感生电动势的产生和特征,自感的概念和影响。
三、电磁感应的应用1. 电磁感应的实际应用:发电机、电动机等的基本原理与结构。
2. 互感现象和变压器:互感的概念、互感系数和变压器的基本原理。
3. 皮肤效应和涡流:电磁感应中的皮肤效应和涡流现象及其应用。
四、电磁波1. 电磁波的概念和特征:电磁波的传播特点和电磁谱的大致范围。
2. 光的电磁波理论:光的本质和电磁波的传播速度。
3. 光的反射和折射:光的反射定律、折射定律和光的全反射。
4. 光的色散和光的衍射:光的色散现象和衍射现象。
五、电磁学的实验技术1. 麦克斯韦环路定理的实验验证:使用简单电路和导体线圈验证麦克斯韦环路定理。
2. 安培环路定理的实验验证:使用安培计等仪器验证安培环路定理。
3. 恒定磁场的实验制备:使用恒定电流和线圈制备恒定磁场。
结论:高中物理电磁学的知识点主要包括电磁场、电磁感应和电磁波等方面的基础概念、定律和应用。
通过学习这些知识点,学生们能够深入理解电磁学的原理和应用,为进一步的学习和研究打下坚实的基础。
希望本文对高中物理学习中的电磁学知识点的整理和归纳有所帮助。
高中物理电磁学知识点
高中物理电磁学知识点电磁学是物理学的一个分支,起源于近代。
广义的电磁学可以说是包含电学和磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。
下面是X 为你整理的物理电磁学知识点,一起来看看吧。
物理电磁学知识点一、磁现象最早的指南针叫司南。
磁性:磁体能够吸收钢铁一类的物质。
磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
磁体两端的磁性最强,中间最弱。
水平面自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫南极(S 极),指北的磁极叫北极(N 极)。
磁极间的作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
一个永磁体分成多部分后,每一部分仍存在两个磁极。
磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料。
钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。
所以制造永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极,异名磁极相互吸引的结果。
物体是否具有磁性的判断方法:①根据磁体的吸铁性判断。
②根据磁体的指向性判断。
③根据磁体相互作用规律判断。
④根据磁极的磁性最强判断。
磁性材料在现代生活中已经得到广泛应用,音像磁带、计算机软盘上的磁性材料就具有硬磁性。
二、磁场磁场:磁体周围存在着的物质,它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁场看不见、摸不着我们可以根据它对其他物体的作用来认识它。
这里使用的是转换法。
(认识电流也运用了这种方法。
)磁场对放入其中的磁体产生力的作用。
磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
磁场的方向规定:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向,就是该点磁场的方向。
磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线。
任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。
磁感线的方向:在用磁感线描述磁场时,磁感线都是从磁体的N 极出发,回到磁体的S 极。
说明:①磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线,不是客观存在的。
但磁场客观存在.②磁感线是封闭的曲线。
高中物理电磁学(超完整)
电磁学电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强E=F/q矢量电场线匀强电场E=U/d真空中点电荷的电场E=KQ/r2电场能的性质电势:φ=ε/q标量等势面电势差:U AB=U A—U B=Δε/q=w AB/q电场力F=E·q(任何电场)F=Kq1q2/r2(真空中点电荷)电势能:ε=QφΔεAB=qU AB电场力的功W=qU AB=ΔεAB做功与路径无关带电粒子在电场中运动平衡直线加速偏转电场中的导体静电感应静电平衡电容器电容:C=Q/U第一部分电场知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:电场的力的性质;电场的能的性质;带电粒子在电场中的运动。
其中重点是对电场基本性质的理解、熟练运用电场的基本概念和基本规律分析解决实际问题。
难点是带电粒子在电场中的运动。
一、库仑定律1.库仑定律内容F=___________,其中:k=_________。
作用力的方向在它们的连线上,方向由同种电荷_______,异种电荷_______来判断.两带电体间的库仑力是一对____________________.适用条件:真空中的点电荷或者可等效为点电荷的带电体。
点电荷:只有_______而没有_____的电荷.基本规律:当两电荷间的距离变为原来的2倍时,其库仑力变为原来的______倍,当两电荷间的距离变为原来的2/3倍时,其库仑力变为原来的______倍.当两电荷的电量同时扩大2倍,且两电荷间的距离变为原来的1/2倍时,其库仑力变为原来的______倍.2.电荷接触问题两带电能力相同的电荷接触后,同种电荷电量平分,异种电荷电量先中和再平分。
例1:如图所示,两同种电荷的电量大小关系为Q A =2Q B ,连线上某处C 点到两点的距离关系为r AC =2r BC ,则在C 处放一电荷所受的电场力F AC ____F BC (<、=、>)例2:半径相同的两个金属球A 、B 带有相等的电荷量,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F .今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A 、B 两球接触后移开.这时,A 、B 两球之间的相互作用力的大小是A .8FB .4FC .83FD .43F3.与静力学接合问题将库仑力作为电荷(物体)所受的一个力,利用力的平衡关系解决问题.例1:如图所示,两带同种电荷的小球悬挂着,当Q A 增大时,AB 间绳的拉力将变______,OA 间绳的拉力将_____,当Q B增大时,AB 间绳的拉力将变____,OA 间绳的拉力将____例2:两点电荷的电量分别为q 1=9×10-6C,q 2=-1×10-6C,相距2米,则当q 3受力为零时,所在的位置与q 1相距_______米.与q 2相距_______米.与q 3的大小及正负______(有、无)关.例3:如图所示,两电荷被悬绳悬于同一点,q 1与竖直方向成α角,质量为m l ,q 2与竖直方向成β角.质量为m 2且两电荷刚好处于同一水平面,则两夹角的关系tan α:tan β=________。
高中物理复习电磁学部分
高中物理复习电磁学部分电磁学是高中物理中的重要内容之一,也是学生们较为困惑的部分之一。
本文将对电磁学的相关知识进行复习和总结,帮助学生们更好地理解和掌握这一内容。
一、电磁学基础知识1. 电荷和电场在电磁学中,电荷是基本粒子,可以带正电荷或负电荷。
同性电荷相斥,异性电荷相吸。
电场是电荷周围产生的一个物理场,描述了电荷之间相互作用的规律。
2. 静电场和静电力静电场是指电荷静止时产生的电场。
静电力是指电荷之间由于电场作用而产生的力。
根据库仑定律,两个电荷之间的电力与电荷的大小和距离的平方成正比。
3. 电场线电场线是描述电场分布形态的一种图示方法。
电场线的特点是从正电荷出发,指向负电荷,密集区域代表电场强,稀疏区域代表电场弱。
电场线不会相交,且垂直于导体表面。
二、电磁感应和法拉第电磁感应定律1. 磁感线和磁感应强度磁感线是描述磁场分布形态的一种图示方法。
磁感应强度是磁场对单位面积垂直于磁力线方向的力的大小。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是指导体中的磁感应强度变化会诱导出感应电动势的规律。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁感应强度变化速率成正比。
3. 感应电流和楞次定律根据楞次定律,感应电流的方向总是阻碍引起它产生的因素,如磁感应强度的变化。
感应电流具有闭合电路的特点。
三、电磁波和麦克斯韦方程组1. 电磁波的特点电磁波是由电场和磁场交替变化产生的一种波动现象。
电磁波可以传播在真空中和介质中,具有波长、频率和速度等特性。
2. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电场和磁场相互作用的基本定律。
包括麦克斯韦第一和第二个定律、高斯定律和法拉第定律。
3. 电磁波的分类根据频率的不同,电磁波可以分为射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
四、电磁学的应用1. 电磁感应的应用电磁感应在发电机、变压器等电器设备中有广泛应用。
电磁感应还可以用于磁悬浮列车、无线充电等领域。
2. 电磁波的应用电磁波在通信、雷达、医学影像等方面有重要应用。
高中物理电磁学知识点
高中物理电磁学知识点一)电场1、库仑力:F=kq1q2/r^2(适用条件:真空中点电荷)其中k=9×10^9 N·m^2/C^2为静电力恒量。
电场力:F = Eq(F与电场强度的方向可以相同,也可以相反)2、电场强度:电场强度是表示电场强弱的物理量。
定义式:E=F/q,单位为N/C。
对于点电荷,电场场强E=kq/r^2;对于匀强电场,电场场强E=U/d。
3、电势,电势能:电势:Φ=E·d(顺着电场线方向,电势越来越低)电势能:E电=qΦ4、电势差U,又称电压:U=WAB/q,其中WAB为电场力做功。
5、电场力做功和电势差的关系:WAB=qUAB6、粒子通过加速电场:粒子受到电场力加速,速度增加。
7、粒子通过偏转电场的偏转量:粒子通过偏转电场的偏转角与电场强度、粒子电荷、粒子速度和偏转电场长度有关。
8、电的电容:c=Q/U,其中Q为电的带电量,U为电的电压。
对于平行板电,电容为c=εS/4πkd,其中ε为介电常数,S为平行板面积,d为平行板间距。
二)直流电路1、电流强度的定义:I=ΔQ/Δt,单位为A(安培)。
微观式:I=nev,其中n为单位体积电子个数,e为电子电荷量,v为电子漂移速度。
2、电阻定律:U=IR,其中U为电压,I为电流强度,R为电阻。
电阻率ρ只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关,单位为Ω·m。
3、串联电路总电阻:R=R1+R2+R3,电压分配为U1=R1/(R1+R2)·U,U2=R2/(R1+R2)·U,功率分配为P1=R1/(R1+R2)·P,P2=R2/(R1+R2)·P。
4、并联电路总电阻:1/R=1/R1+1/R2+1/R3,两个电阻并联R=R1R2/(R1+R2),电流分配为I1=R2/(R1+R2)·I2,功率分配为P1=R2/(R1+R2)·P,P2=R1/(R1+R2)·P。
(完整版)高中物理电磁学知识点
二、电磁学(一)电场 1、库仑力:221r q q kF = (适用条件:真空中点电荷) k = 9.0×109 N ·m 2/ c 2 静电力恒量电场力:F = E q (F 与电场强度的方向可以相同,也可以相反) 2、电场强度: 电场强度是表示电场强弱的物理量。
定义式: qFE =单位: N / C 点电荷电场场强 rQ k E = 匀强电场场强 dU E =3、电势,电势能:qEA 电=ϕ,A q E ϕ=电 顺着电场线方向,电势越来越低。
4、电势差U ,又称电压 qWU =U AB = φA -φB 5、电场力做功和电势差的关系: W AB = q U AB 6、粒子通过加速电场: 221mv qU =7、粒子通过偏转电场的偏转量:2022022212121V L md qU V L m qE at y === 粒子通过偏转电场的偏转角 20mdv qULv v tg xy ==θ 8、电容器的电容:c Q U=电容器的带电量: Q=cU 平行板电容器的电容: kdS c πε4= 电压不变 电量不变(二)直流电路 1、电流强度的定义:I = 微观式:I=nevs (n 是单位体积电子个数,)2、电阻定律:电阻率ρ:只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关。
单位:Ω·m 3、串联电路总电阻: R=R 1+R 2+R 3电压分配2121R R U U =,U R R R U 2111+=功率分配 2121R R P P =,P R R R P 2111+=4、并联电路总电阻: 3211111R R R R++= (并联的总电阻比任何一个分电阻小)两个电阻并联 2121R R R R R +=并联电路电流分配 1221I R I R =,I 1=I R R R 212+ 并联电路功率分配 1221R R P P =,P R R R P 2121+=5、欧姆定律:(1)部分电路欧姆定律: 变形:U=IR(2)闭合电路欧姆定律:I =rR E+ Ir U E += E r 路端电压:U = E -I r= IR输出功率:= IE -I r =(R = r 输出功率最大) R电源热功率:电源效率:=EU= R R+r 6、电功和电功率: 电功:W=IUt焦耳定律(电热)Q=电功率 P=IU纯电阻电路:W=IUt=P=IU非纯电阻电路:W=IUt >P=IU >Sl R ρ=(三)磁场1、磁场的强弱用磁感应强度B 来表示: IlFB =(条件:B ⊥L )单位:T 2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培(右手)定则决定。
高中物理电磁学知识
高中物理电磁学知识电磁学是物理学的重要分支,研究电荷和电荷之间的相互作用以及静电场、电流、磁场和电磁感应等现象。
本文将详细介绍高中物理电磁学的基本知识,包括静电场、电流、磁场和电磁感应等内容。
1. 静电场静电场是由静止的电荷引起的,它是指周围空间中由于电荷分布不均匀而产生的电场。
静电场有两个重要特征:一是电荷分布对电场产生影响,二是电场对电荷施加力。
静电场的电场强度E表示单位正电荷所受的力,其方向沿电场线指向负电荷。
2. 电流电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量,通常用字母I表示,单位是安培(A)。
电流的大小与导体内的自由电子数目和电子的速度有关。
电流有两种性质:电流的守恒和欧姆定律。
守恒定律指出,在任何一个闭合回路中,电流的总和为零;欧姆定律则描述了电流与电压和电阻之间的关系,即I=U/R,其中U表示电压,R表示电阻。
3. 磁场磁场是由磁体或电流产生的,它是指在空间中存在的磁力的场。
磁场有两种表示方式:矢量法和标量法。
矢量法用矢量B表示磁感应强度,其方向垂直于磁场线;标量法用标量B表示磁场强度,其大小与磁场的强弱有关。
磁场对磁铁或电流有引力或斥力的作用,同时也对运动的带电粒子施加洛伦兹力。
4. 电磁感应电磁感应是指通过磁场引起电流或通过电流引起磁场的现象。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场的变化引起导线内的磁通量变化时,导线两端会产生感应电动势。
电磁感应是电力生成与传输的基础,也是发电机和变压器等电器设备的工作原理。
综上所述,高中物理电磁学知识包括静电场、电流、磁场和电磁感应等内容。
这些知识都是理解电磁现象和应用电磁技术的基础,对于进一步研究电磁学和应用电磁技术都具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用电磁学知识。
高中【物理】高中物理电磁学所有概念-知识点-公式
高中物理电磁学所有概念-知识点-公式十、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)常见电容器〔见第二册P111〕14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m 注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;(3)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;(8)其它相关内容:静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结一、电场1、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
公式为:$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中$k$为静电力常量,$k = 90×10^9 N·m^2/C^2$ 。
2、电场强度用来描述电场强弱和方向的物理量。
定义式为$E =\frac{F}{q}$,单位是$N/C$。
点电荷形成的电场强度公式为$E =k\frac{Q}{r^2}$。
3、电场线为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线从正电荷出发,终止于负电荷或无穷远;电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4、电势能电荷在电场中具有的势能。
电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加。
5、电势描述电场能的性质的物理量。
某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能。
定义式为$\varphi =\frac{E_p}{q}$,单位是伏特(V)。
6、等势面电场中电势相等的点构成的面。
等势面与电场线垂直。
7、匀强电场电场强度大小和方向都相同的电场。
其电场线是平行且等间距的直线。
二、电路1、电流电荷的定向移动形成电流。
定义式为$I =\frac{Q}{t}$,单位是安培(A)。
2、电阻导体对电流的阻碍作用。
定义式为$R =\frac{U}{I}$,单位是欧姆(Ω)。
电阻定律为$R =\rho\frac{l}{S}$,其中$\rho$是电阻率,$l$是导体长度,$S$是导体横截面积。
3、欧姆定律导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
公式为$I =\frac{U}{R}$。
4、电功电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
公式为$W =UIt$ 。
5、电功率单位时间内电流所做的功。
公式为$P = UI$ 。
6、焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
高中物理电磁学知识点
高中物理电磁学知识点电磁学是高中物理的重要组成部分,它不仅在物理学中具有关键地位,也在日常生活和现代科技中有着广泛的应用。
接下来,咱们就一起来详细梳理一下高中物理电磁学的主要知识点。
一、电场1、库仑定律真空中两个静止的点电荷之间的作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
其表达式为:F = kq₁q₂/r²,其中 k 为静电力常量。
2、电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。
定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值,即 E = F/q。
电场强度是矢量,其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
3、电场线电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线的疏密表示电场强度的强弱,电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4、电势与电势差电势是描述电场能的性质的物理量,定义为电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值,即φ = Ep/q。
电势差是指电场中两点间电势的差值,也叫电压,表达式为 UAB =φA φB 。
5、匀强电场电场强度大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
在匀强电场中,电场线是平行且等间距的直线。
二、电容1、电容的定义电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值,叫做电容器的电容,即 C = Q/U 。
电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。
2、平行板电容器的电容平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比,与两极板间的距离成反比,还与电介质的介电常数有关。
其表达式为 C =εS/4πkd 。
三、电流1、电流的形成电荷的定向移动形成电流。
形成电流的条件是:有自由移动的电荷,导体两端存在电压。
2、电流的定义通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷量所用时间 t 的比值,叫做电流,即 I = q/t 。
电流是标量,但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
3、欧姆定律导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比,跟导体的电阻 R 成反比,即 I = U/R 。
高中物理必修——电磁学基础篇
高中物理必修——电磁学基础篇电磁学是物理学的一个重要分支,涵盖了电场、磁场及其相互作用的研究。
而在高中物理中,电磁学作为必修内容,也是学生们在物理学习中接触到的第一个抽象和理论性较强的知识点。
本文将围绕高中电磁学基础篇的学习内容进行讲述,深入了解电磁学的基本概念和原理。
1. 电荷与电场在物理学中,电荷是描述物体带电性质的物理量。
带有相同电荷的物体会相互排斥,而带有相反电荷的物体则会相互吸引。
电荷与距离的平方成反比,所以电荷之间的作用力随距离的增加而减小。
电场是描述空间中带电粒子所受的力的物理量。
电场可以描述与电荷的分布和大小有关的物理现象。
对于单个点电荷,其电场强度越远离电荷越小,符合电场强度与距离的平方成反比关系。
而对于其他分布情况的电荷体系,就需要通过高斯定理或积分法来求解电场强度。
2. 电势与电势差电势是描述电场在空间中的分布的物理量。
电势的大小与电荷的大小、位置及周围其他带电粒子的状态都有关系。
在静电场条件下,电势的概念可以用以下公式来表示:V = U / q其中,V 表示电势,U 表示电位能,q 表示电荷量。
电势是标量,单位为伏特(V)。
电势差在电场中也是一个重要的概念。
电势差是指电场力将单位电荷从电势较高的地方移到电势较低的地方所做的功。
在静电场中,电势差可以表示为:ΔV = -∫(E·dl)其中,E 表示电场的大小和方向,dl 表示位移的微元,积分的方向是电荷从电势高处到电势低处的方向。
3. 电路电路是指连接电源、导线和电器的系统。
电路中的电流和电压是电路中的两个重要概念。
电流是指在导体中电子流动引起的物理量。
电流的单位是安培(A),定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量。
在直流电路中,电流阻碍电子流动的阻力主要来自电阻。
而在交流电路中,电流会随着时间的变化而变化。
电压是指单位电荷在电路中运动时所受的电势差。
电压的单位是伏特(V),定义为单位电荷在电场中所受的力。
电压可以通过电阻和电流的关系李进行描述,即:U = R × I其中,U 表示电压,R 表示电阻,I 表示电流。
高中物理电磁学知识点整理
高中物理电磁学知识点整理电磁学是物理学的一个重要分支,研究电荷在空间中的运动和相互作用。
在高中物理课程中,电磁学是一个重点内容,学生需要掌握许多基本的电磁学知识点。
下面将对高中物理电磁学知识点进行整理和归纳。
一、电荷和电场1. 电荷的性质:正电荷和负电荷、它们之间的相互作用。
2. 元电荷:电荷的最小单位,一个质子和一个电子的电荷量。
3. 超导体:电荷自由运动的材料,内部电场强度为零。
4. 电场概念:在空间中某点的场强与电荷之间的相互作用力。
二、电场中的电荷运动1. 静电平衡:电场中的电荷受力平衡的状态。
2. 静电场中的电荷分布:在电场中,电荷会向场强方向移动。
3. 电场力与电场强度:电场力的大小与电荷的大小和电场强度有关。
4. 电场线:用以表示电场强度方向的曲线。
5. 等势面:垂直于电场线的曲面,上面点的电势相同。
三、电场与电势1. 电势差与电势能:电荷在电场中移动时所具有的能量。
2. 电势差与电场强度之间的关系:沿电场线方向,电势降低的速率等于场强。
3. 等电势面上电场强度的性质:等电势面上电场强度与电场力垂直。
4. 电势差的计算:电势差等于电场力沿路径做功的量。
四、电流和电阻1. 电流的概念:单位时间内电荷通过导体横截面的数量。
2. 电流的方向:正电荷流动的方向。
3. 电阻的影响:电阻导致电流受阻,产生热量。
4. 电流的大小与方向:电流大小与导体中电荷的数量成正比,方向由正极到负极。
五、电路中的基本元件1. 电动势:电源供电的原动力。
2. 内阻和外阻:电源内部电阻和外部电路电阻的区别。
3. 电阻、电容和电感的特性:不同元件导致电路特性的差异。
4. 阻抗的计算:交流电路中的阻抗由电阻、电容和电感共同组成。
综上所述,高中物理电磁学知识点包括电荷和电场、电场中的电荷运动、电场与电势、电流和电阻以及电路中的基本元件等内容,通过理解这些知识点,学生能够更好地掌握电磁学的基本理论,为今后的学习和研究打下坚实的基础。
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结高中物理电磁学知识点总结一、重要概念和规律(一)重要概念1.两种电荷、电量(q)自然界只存在两种电荷。
用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。
注意:两种物质摩擦后所带的电荷种类是相对的。
电荷的多少叫电量。
在SI 制中,电量的单位是C(库)。
2.元电荷、点电荷、检验电荷元电荷是指一个电子所带的电量e=1.610-19C。
点电荷是指不考虑形状和大小的带电体。
检验电荷是指电量很小的点电荷,当它放入电场后不会影响该电场的性质。
3.电场、电场强度(E)、电场力(F)电场是物质的一种特殊形态,它存在于电荷的周围空间,电荷间的相互作用通过电场发生。
电场的基本特性是它对放入其中的电荷有电场力的作用。
电场强度是反映电场的力的性质的物理量。
描述电场强度有几种方法。
其一,用公式法定量描述;定义式为E=F/q,适用于任何电场。
真空中的点电荷的场强为E=kq/r2。
匀强电场的场强为E=U/d。
要注意理解:①场强是电场的一种特性,与检验电荷存在与否无关。
②E 是矢量。
它的方向即电场的方向,规定场强的方向是正电荷在该点受力的方向。
③注意区别三个公式的物理意义和适用范围。
④几个电场叠加计算合场强时,要按平行四边形法则求其矢量和。
其二,用电场线形象描述:电场线的密(疏)程度表示场强的强(弱)。
电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。
匀强电场中的电场线是方向相同、距离相等的互相平行的直线。
要注意:a.电场线是使电场形象化而假想的线.b.电场线起始于正电行而终止于负电荷。
c.电场中任何两条电场线都不相交。
电场力是电荷间通过电场相互作用的力。
正(负)电荷受力方向与E的方向相同(反)。
4.电势能(B)、电势(U)、电势差(UAB)电势能是电荷在电场中具有的势能。
要注意理解:①物理意义;电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。
②电势能是相对的,通常取电荷在无限远处的电势能为零,这样,电势能就有正负。
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结电磁学是物理学中的重要分支,研究电和磁之间的相互关系和规律。
下面将对高中物理电磁学的知识点进行总结,帮助大家理解和掌握相关概念和原理。
一、电场与电势能1. 电荷:基本电荷、电荷守恒定律。
2. 高斯定律:用于计算闭合曲面内的电场强度。
3. 电场强度:表示单位正电荷所受到的力。
4. 电势能:由静电场中的电荷所具有的能量。
二、电场中的理想导体和电势1. 理想导体:电场内部为零,仅存在导体表面。
2. Faraday 笼和屏蔽作用:理想导体外的保护。
3. 等势面与电势差:沿等势面电势不变。
三、电流和电路1. 电流:单位时间内通过导体横截面的电荷量。
2. 电阻和电阻率:电流与电压的关系。
3. 欧姆定律:电流与电压成正比。
4. 瞬态电流:电路中的开关导致电流变化。
5. 串联和并联电路:电阻的连接方式影响电流和电压。
四、磁场与磁场力1. 磁感应强度:表示单位正电荷运动所受到的磁场力。
2. 磁场线和磁感线:描述磁场的线条和方向。
3. 磁通量和磁感应强度:磁场穿过一个平面的总磁力线数。
4. 洛伦兹力:带电粒子在磁场中受到的力。
五、电磁感应和法拉第电磁感应定律1. 感应电动势:磁感线剪切导体产生的感应电动势。
2. 法拉第电磁感应定律:感应电动势正比于磁场变化率。
3. 感应电流:磁场变化导致电流的产生。
六、电磁感应和自感1. 自感和互感:电流的变化导致自感和互感现象。
2. 自感系数和互感系数:衡量自感和互感强度的物理量。
3. 变压器原理:基于互感现象的电气设备。
七、电磁波和电磁谱1. 电磁波的特性:由变化的电场和磁场组成的波动。
2. 电磁波的传播:在空气和真空中以光速传播。
3. 电磁谱:根据频率和波长将电磁波划分为不同范围。
八、电磁感应和交流电1. 交流电和直流电:电流方向变化导致的不同电流类型。
2. 交流电的频率和相位:描述交流电波的特性。
3. 交流电的电压和电流关系:交流电中的电压和电流之间的关系。
高中物理电磁学知识点归纳大全
高中物理电磁学知识点归纳大全一、电场。
1. 电荷与库仑定律。
- 电荷:自然界存在两种电荷,正电荷和负电荷。
电荷的多少叫电荷量,单位是库仑(C)。
- 库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
表达式为F = k(q_1q_2)/(r^2),其中k = 9.0×10^9N· m^2/C^2。
2. 电场强度。
- 定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值,叫该点的电场强度,E=(F)/(q)。
单位是N/C或V/m。
- 点电荷的电场强度:E = k(Q)/(r^2)(Q为场源电荷电荷量)。
- 电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
3. 电场线。
- 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远;电场线越密的地方电场强度越大。
4. 电势与电势差。
- 电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,φ=(E_p)/(q)。
单位是伏特(V)。
- 电势差:电场中两点间电势的差值,U_AB=φ_A - φ_B,也等于把单位正电荷从A点移到B点电场力所做的功,U_AB=frac{W_AB}{q}。
5. 等势面。
- 电场中电势相等的点构成的面叫等势面。
等势面与电场线垂直;电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
6. 电容器与电容。
- 电容器:两个彼此绝缘又相距很近的导体可组成一个电容器。
- 电容:电容器所带电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值,C=(Q)/(U),单位是法拉(F),1F = 1C/V。
平行板电容器的电容C=(varepsilon S)/(4πkd)(varepsilon为介电常数,S为极板正对面积,d为极板间距)。
二、电路。
1. 电流。
- 定义:电荷的定向移动形成电流,I=(Q)/(t),单位是安培(A)。
高中物理电磁学知识点归纳
高中物理电磁学知识点归纳电磁学作为高中物理课程的重要内容之一,涉及到许多基础知识和理论。
在学习电磁学的过程中,了解并掌握相关知识点对于理解更深层次的原理和应用至关重要。
下面将对高中物理电磁学的一些重要知识点进行归纳总结。
1. 电荷与电场电荷是电磁学的基本概念之一,分为正电荷和负电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
在空间中,带电体会产生电场,电场是描述电荷间作用力的物理量。
电场强度的定义为单位正电荷所受到的力。
电场中的力满足叠加原理,即多个电荷叠加形成的电场等于单个电荷产生的电场的矢量和。
2. 高中物理电磁学知识点归纳:电流与磁场电流是电荷在导体中的移动形成的,电流产生磁场。
磁场可以通过环路积分来描述,即安培环路定理。
磁感应强度B描述磁场强度,单位为特斯拉。
电流在磁场中受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力的大小由qvBsinθ决定。
穿过导体环路的磁通量变化会引起感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可以计算感应电动势的大小。
3. 磁场的产生和改变磁场可以由通电导线产生,安培环路定理可以用来计算产生的磁场强度。
磁场的改变会引起感应电流产生,根据楞次定律可以判断感应电流的方向。
磁场中的磁通量不随时间变化的区域内感应电动势为零。
磁场线是无源的,环路周围不存在单磁北极或南极。
4. 电磁感应与自感通过改变磁通量可以产生感应电动势,对于变压器和发电机的工作原理至关重要。
自感是指导线中的电流改变时所产生的自感应电动势。
自感的存在会导致电路中电流变化受到抑制,体现为电感的感性作用。
电感的单位为亨利,可以通过NΦ/I来计算。
5. 麦克斯韦方程组电磁学的理论基础是麦克斯韦方程组,包括高斯定理、高斯环路定理、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
通过麦克斯韦方程组可以描述电磁场的变化规律,揭示电磁波的传播特性。
电磁波是由电场和磁场正交振动形成的,是自由空间中的一种横波。
总的来说,高中物理电磁学作为物理学中的重要分支,涉及到许多基础概念和理论。
高中物理电磁学知识点总结
高中物理电磁学知识点总结一、静电场1. 电荷与库仑定律- 基本电荷(元电荷)的概念- 电荷守恒定律- 库仑定律:两个点电荷之间的相互作用力2. 电场- 电场强度的定义和计算- 电场线的性质- 电场的叠加原理3. 电势能与电势- 电势能和电势的定义- 电势差的计算- 等势面的概念4. 电容与电容器- 电容的定义和计算- 平行板电容器的电容公式- 电容器的串联和并联5. 静电场中的导体- 导体的静电平衡状态- 电荷在导体表面的分布- 尖端放电现象二、直流电路1. 电流与电压- 电流的定义和单位- 电压的概念和测量- 欧姆定律2. 串联和并联电路- 串联电路的电流和电压规律 - 并联电路的电流和电压规律3. 电阻- 电阻的定义和单位- 电阻的计算- 电阻的串联和并联4. 基尔霍夫定律- 基尔霍夫电流定律- 基尔霍夫电压定律- 基尔霍夫定律的应用5. 电源与电动势- 电源的概念- 电动势的定义和计算- 电池组的电动势和电压三、磁场1. 磁场的基本概念- 磁极和磁力线- 磁通量和磁通量密度2. 磁场的产生- 电流产生磁场的原理- 磁矩的概念3. 磁场对电流的作用- 安培力的计算- 洛伦兹力公式4. 电磁感应- 法拉第电磁感应定律- 楞次定律- 感应电动势的计算5. 电磁铁与变压器- 电磁铁的工作原理- 变压器的基本原理- 变压器的效率和功率传输四、交流电路1. 交流电的基本概念- 交流电的周期和频率- 瞬时值、最大值和有效值2. 交流电路中的电阻、电容和电感 - 交流电路中的电阻特性- 电容和电感对交流电的影响 - 阻抗的概念3. 交流电路的分析- 串联和并联交流电路的分析 - 相量法的应用- 功率因数的计算4. 谐振电路- 串联谐振和并联谐振的条件- 谐振频率的计算- 谐振电路的应用五、电磁波1. 电磁波的产生- 振荡电路产生电磁波的原理- 电磁波的传播特性2. 电磁波的性质- 电磁波的速度和波长- 电磁谱的概念3. 电磁波的应用- 无线电通信- 微波技术- 光波和光通信以上是高中物理电磁学的主要知识点总结。
(完整版)高中物理电磁学总复习
高三物理总复习电磁学复习内容:高二物理(第十三章 电场、第十四章 恒定电流、第十五章 磁场、第十六章 电磁感应、第十七章 变交电流、第十八章 电磁场与电磁波)复习范围:第十三章~第十八章电磁学§.1 第十三章 电场1. (1)电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移给另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分.(2)应用起电的三种方式:摩擦起电(前提是两种不同的物质发生摩擦)、感应起电(把电荷移近不带电的导体(不接触导体),使导体带电)、接触带电.注意:①电荷量e 称为元电荷电荷量C 1060.119-⨯=e ;②电子的电荷量e 和电子的质量m 的比叫做电子的比荷C/kg 1076.111⨯=em e. ③两个完全相同的带电金属小球接触时................电荷量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分;原带同种电荷的总电荷量平分.2. 库仑定律.⑴适用对象:点电荷.注意:①带电球壳可等效点电荷. 当带电球壳均匀带电时,我们可等效在球心处有一个点电荷;球壳不均匀带电荷时,则等效点电荷就靠近电荷多的一侧.②库仑力也是电场力,它只是电场力的一种.⑵公式:221r Q Q k F ⋅=(k 为静电力常量等于229/c m N 109.9⋅⨯).3.(1)电场:只要有电荷存在,电荷周围就存在电场(电场是描述自身的物理量...........),电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做电场力. (2)ⅰ. 电场强度(描述自身的物理量........): E = F / q 这个公式适用于一切电场,电场强度E 是矢量,物理学中规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的电场力的方向相同,即正电荷受的电场力方向,即E 的方向为负电荷受的电场力的方向的反向. 此外F = Eq 与221r Q Q k F ⋅=不同就在于前者适用任何电场,后者只适用于点电荷.注意:①对检验电荷(可正可负)的要求:一是电荷量应当充分小;二是体积也要小. ②E = F / q 中F 是检验电荷所受电场力,q 为检验电荷的电量③凡是“描述自身的物理量”统统不能说××正此,××反比(下同).ⅱ. 点电荷的电场场强2r kQ E =对象就必须是以点电荷Q 为场源电荷的电量,因此它只适用于点电荷形成的电场.注意:若两个点电荷相距为r ,将两个点电荷移近至r 趋近于零,由2r kQ E =知,这时的E 为无穷大.(×)(这时的两个点电荷不能看作质点了,不符和2r kQ E =的适用条件)4. 电场线:电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致(与电场线的走向方向相同的那一个方向). ①电场线的疏密程度表示场强的大小,电场线越密(疏)场强越大(小). ②电场线的分布情况可用实验来摸拟,而电场线都是假想的线.相等的平行直线.附:若电场线平行,但间距不等,则这样的电场不存在.[简证:假设存在,W AB = qES =U AB q ,因为E 不同(由于间距不同造成)且S 相同,所以S E U S E q q U AB AB ⋅=⇒⋅⋅=⋅]④点电荷的电场线分布是直线型(如图).⑤电场线不可能相交,也不可能闭合.(不同于磁感线)⑥电场线不是带电粒子的在电场中的运动轨迹,但可能重合.(例如:匀强电场中粒子沿电场线运动). ⑦电场线从正电荷出来终止于负电荷(包括从正电荷出发终止于无穷远处或来自无穷远终止于负电荷). ⑧等势体永远不会有电场线(如果有电场线,必定有电势降低,这与等势体矛盾).5. 静电屏敞:导体内的自由电子在外电场的作用下重新分布的现象,叫做静电感应.当导体内的自由电子不再做定向移动时,此时导体处于静电平衡.注意:处于静电平衡的导体内部场强处处为零,但导体表面的场强不为零,场强方向垂直于外表面(等势面). 6. 电势差、电势、电势能、等势面. (一) 电势差(电势差是标量).①Uq W =(电场力做功与路径无关,只和初未位置的电势差有关,q 的“十,一”一同代入计算)②电势差跟带电量q 无关,只跟电场中的两点之间的位置有关. 这表示电势差是反映电场自身的物理量............... ③电势差单位:V ,1V=1J / c ,电势差的绝对值表示的就是电压. ④Ed U =(只适用于匀强电场,d 为等势面间的距离),E 的方向是电势降低最快的方向.(二)电势(特殊的电势差,同样是标量“+,—”之分表示的是大小,B A AB U ϕϕ-=初电势减去未电势). ①零电势的选取:大地或大地相连的物体或无穷远处.注:大地不能看作电源,大地可当作导体处理. 例如:→AVAV,得A 、V 表读数相同.②电势与零电势选取有关,电势差与零电势选取无关.③电势的高低仍然由电场自身来决定→反映电场自身的物理量........... ④沿着电场线的方向,电势越来越低.⑤电势为零是人为选取的.例如电场强度为零的区域电势一定为零(×)(电场强度为零是客观的,它一般是在等势体内)注意:①电荷只在电场力作用下就一定由高电势向低电势运动.(×)(若初速度不为零,就由低电势向高电势运动)②带电粒子是在电场力作用下,可以做匀速圆周运动.③初速度为零的正、负电荷一定朝着电势能低的地方运动.(因为初速度为零,所以电荷的运动是电场力的方向,如图. 若不知初速度是否为零,则正、负电荷不一定朝着电势能低的地方运动,可能向电势能高的地方运动)④在正点电荷形成的电场中任意一点,电势总是大于零的(选了无穷远为零电势)同理在负点电荷形成的电场中任意一点,电势总是小于零的→往往就使负电荷在这个电场中的电势能大于正电荷的电势能.⑤一带电粒子在电场中只受电场力作用时,可能出现的运动状态是匀速圆周运动或是匀变速曲线运动或匀加或匀减速直线运动.(三)电势能.①q ⋅=ϕε q U ⋅=∆ε(q 的“+,—”一同代入计算,它表大小) 注:q εϕ=,J 10εA =和J 10εB -=,则A ε>B ε,这与重力势能类似.②电势能由电荷性质与电势差共同决定................. ③电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大.④电势能与机械能守恒的形式是:未未末初初初ϕϕq mgh mv q mgh mv ++=++222121(条件是:只受电场力和重力) 注意:放在电场中某一定点的正电荷,其电量越多,只有电势能不一定越多.例如:把电荷放在零电势上. (四)等势面.①电场线与等势面垂直(由 900cos =⇒=⋅⋅=θθs f w 得)并且电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面. ②任意两个等势面不可能相交.③初未位置在同一等势面的电荷所受的电场力对电荷不做功.空间上则是一个球.⑤发生静电平衡的导体是等势体,等势体无电场线. ⑥等差等势面间的距离越小的地方,场强越大(如图).常用判断方法:赋值法等差等势面的分布[附]:常见的等势面分布.Ⅰ. 等量的异种电荷的等势面.l 线是等势线,且选无穷远处为零电势,则l 的电势为零. 电场强度E 是向两边递减. 电场线分布(越稀疏),放在O 点E 合为最大(与L 线上的E 合相比较,若与L '线上E 相比较,0点的电势是最小的)Ⅱ. 等量的同种电荷的等势面.l 线是电场线,l 线上的电势自O. 在O 点E 合=0. 电场强度是自O 点向两边是先增后减, 当33arccos=α时,E 合为最大.(同为负电荷,则亦一样)注:在L 线上放上负电荷,则负电荷是往负运动的;在L '线上放上正电荷,则正电荷是往负运动的.简证:令33cos (cos 1cos 2)32(212)cos 1)(cos1(cos2sin cos22322222=-=⇒⋅≤--=⇒=αααααααα当y y Ⅲ. 匀强电场的等势面.7. 电容:描述电容器容纳电荷本领的物理量.①i. 使电容器的两个极板带上等量的异种电荷的过程叫做充电,这可以用灵敏电流计观察到短暂电流充电稳定后,电路中就无电流了,但两极板的电势差就等于电源的电动势.其它形势的能转化为电场能.ii. 把充电后的极板接通电荷互相中和(电荷没有消失,只是失去了电量而已),电容器就不再带电,这个过程是放电,这可形成短暂的放电电流,电场能转化为其它形式的能.共同判断方法可简记为充电时,电流从电源正极流向电容器正极板(负极同理). 放电时,则电流从电源正极流向电容器负极板(负极同理).②kd S C U Q U Q C πε4,⋅=∆∆==(k 为静电力常量,ε为介电常数空气的介电常数最小,S 为正对面积)电容是电容器本身........的性质...,这与电势差、场强是相同道理. 例如:C-U 图像应为图1,而不是UQ C ∆∆=得图2 注:在一个电容器充电稳定后,若突然使极板间距离减小,则极板电势大于 电动势(C↓U 不变→Q↓→电荷返回电源→必有电势差→ϕ极板>ϕ电动势). ③电容是标量,单位是法拉简称法符号F. pF 10μF 101F 126==④静电计是检验电势差的,电势差越大,静电计的偏角越大,那么电容就越小(假设Q 不变). 验电器是检验物体是否带电,原理是库仑定律.⑤ⅰ. 容器保持与电源连接,则U 不变.U kdSCU Q πε4==→d 增加,Q 减小(减小的Q 返回电源);d 减小,Q 增加(继续充电).注:插入原为L 且与极板同面积的金属板A (如图). 由于静电平衡A 极内场强为零→相当于平行板电容器两极板缩短L 距离,故C 是增加(ε是空气为最小,故也是增加的)同时dU E =同样E 是增加的.ⅱ. 电容器充电后与电源断开,则Q 不变dUE =→d 增加,E 减小;d 减小,E 增大. SkdQ d U E ⋅==επ4→无论d 怎样变化,E 恒定不变.注:仅插入原为L 且与两极板面积相同的金属板A ,则同样是d 减小c 增大,U 减小,E 同样不变. ⑥电容器的击穿电压和工作电压:击穿电压是电容器的极限电压.额定电压是电容器最大工作电压.αEEE++d dE 合COS αsin kQd 2α=28.带电粒子在电场中的运动.(一)加速电场(设q 的初速为零).mqU U qU mv 2212=⇒=注:不考虑重力的有电子,质子H 11,β粒子,α粒子(He 42);考虑重力的有宏观带电粒子(如带电小球,带电液滴). (二)偏转电场(既使粒子发生偏转同时也被加速). 偏转量dmv qUL y 2022=偏转角Lymdv qUL 2tan 20==θ推论:①荷质比相同的粒子以相同的初速度,以相同的方式进入同一电场,则偏转量和偏转角相同 ②动能相同的带电粒子,电量相同时,以相同方式进入同一电场,偏转量偏转角相同(荷质比相同) ③动量相同的粒子,电量与质量乘积相同时,以相同方式进入同一电场偏转量偏转角相同(荷质比相同) (三)加速电场与偏转电场综合.①dU LU y 1224=(由dm q U m Eq a m qU Lt at y 212,2,21====得),则d U L U y 1224=叫示波器的灵敏度.②带同种电荷,但电荷量不同的n 个带电粒子由静止先经过加速电场,然后经过偏转电场,则这n 个粒子的轨迹是一样的(简证:dU L U qU m L md qU y m qU v 122122114221,2=⋅⋅==与电荷量无关).§.2 第十四章 恒定电流1. (一)电源、电流、电阻.电荷的定向移动形成电流,正电荷定向移动的方向为电流方向(电流强度是标量)电源的正极电势高,负极的电势低.因此电源的电压叫做电动势.电动势E (标量)是由电源本身性质决定........的,表示电源把其它形式的能转化电能本领大小的物理量.若是理想电源即内阻为零E=U 内+U 路.①在外电路中电流是从高电势流向低电势.②在内电路中,电流是从低电势(负极)流向高电势(正极)③tqI =(与通过导体横截面积的大小无关),I=nqSv (S 横截面积,v 定向移动速率,n 单位体积的自由电荷个数) 注: 1自由电子定向移动的速率<自由电子热运动的平均速率<电流速率.2如果正、负两种电荷往相反方向定向通过横截面积而形成电流,这时对应q 为两种电荷的电荷量之和(负电荷等效反方向过来的正电荷)若是同种电荷,则是电荷量之差④欧姆定律:RU I =适用对象:金属,电解质溶液(对气态导体和半导体不适用)或者是伏安特性曲是直线即纯电阻.⑤电阻定律:SL R ⋅=ρ,R .是反映自身的物理量.........,ρ是反映材料导电性能的物理量,称为材料电阻率.纯金属的电阻率小,而合金的电阻率大.各种材料的电阻率都是随温度变化,有的随温度增高而增大.有的随温度增高而减小,而有的随温度增高而不变化. 例如:在灯泡(“220,100W”)工作时电阻为484Ω,则不工作时的电阻是小于484Ω(随工作而升高的温度使R 变大).附:①半导体材料的导电性受温度、光照、掺入微量杂质影响.②大多数金属在温度降到某一数值时,都会出现电阻突然为的现象,这个现象叫做超导,共温度称为超导转变温度(或临界温度)零.③rR E I +=(只适用于纯电阻电路)④EI= U 路I+ U 内I,,U 路I 叫做外电路的消耗功率或者电源输出功率, U 内I 叫做内电路的发热功率.U 路=E —Ir (适用于一切电路),EI 叫做电源功率或者电路总功率.注:①当电源两端短路时,R 外=0,此时路端电压为零. ②路端电压与电流的图象: (二)电功和电功率.dAL +++++(短路电流)闭合电路的欧姆定律图象部分欧姆定律图象电功率单位:瓦特w, 电功单位:J 常用单位:kwh 千瓦时又称“度“1kwh = 3.6×610J ①W=UIt(适用于一切电路) t RU Rt I W 22==(适用于纯电阻电路)②UI tWP ==(适用于一切电路) RU R I P 22==(只适用于纯电阻电路)③焦耳定律:Rt I Q 2=(适用于一切电路) W 总=RtI t RURt I 222==(只适用于纯电阻电路电功等于电热)W 总=W 机+W 热=UIt=+Rt I 2W 机=UIt (适用于非纯电阻电路)④热功率P=R I 2(适用于一切电路) P=UI=P 热+P 机=R I 2+P 机(适用于非纯电阻电路) 注:①电动机在正常工作的情况下,W 总=W 机+W 热 而在电动机被卡住的情况下,W 总= W 热等效于纯电阻电路,电动机在因电压不足而不能转时,也同样可等效纯电阻电路,亦可用欧姆定律.②在纯电路电路中,电路上消耗的总功率等于各个电阻上消耗的功率之和(无论是串联,还是并联).③电源输出功率曲线: 1当R 外= r 时,此时电源输出功率为最大.简证:P 输=⇒+'+='+RR r EI ),R (R I 2P 输2rRR rR R E )R (R R)R (r E 2222++'++'='++'+=有最大值,则R '+R = r .2滑动变阻器的最大功率的条件同样是R+r =R '时,这时采用R 与r 等效为一个新的电源内阻.简证:P 滑=22r)(2R E 2r 2R R r)(R R E R )rR R E(R I 22222⋅+≤++'++'='++'='⋅(当r R R +='时取等) ④关于并联电路的最大电阻电路问题. 推导:22111212121R R R R R R R R ≤⇒≥+=当R 1 = R 2, R 有最大值.⑤处于开路的用电器相当于一根导线(如图). (R 1相当于一根导线)⑥串联,并联,混联特点是:其中任何一个阻值增大,则总电阻增大.2.(一)电流表的改装. ①电流表G 改装电压表V. ②电流表G 改装电流表A.(“量程”指通过电流表、电压表的满偏电流、满偏电压、电流表、电压表本身就是用电器) (二)伏安法测电阻.①伏安法测电阻原理:部份电路的欧姆定律. ②伏安法测电阻的两种接法.电流表外接法:在电压表的内阻远远大于R 时,使用(此时I 0≈0). 电流表内接法:在电流表的内阻远远小于R 时,使用(此时V 0≈0).附:如果不知道Rx ,Rv ,RA 的阻值,可用试触法,即通过不同的电表连接方式的电路,看电压表电流变化情况.如果电流表变化明显,说明电压表内阻对电路影响大,应选用电流表内接法同理,若电压表变化明显选用电流表外接法(简记为电流内接,→电流表变化大.电压外接→电压表变化大).→用百分比来判断变化大小. 例如:用内接法,A 表为1mA,V 为2V ;用外接法,A 表为2mA ,V 表为3V ,则A ϕ=(2-1)/2>V ϕ=(3-2)/3,故A 表变化大,选内接法.§.3 第十五章 磁场1. 磁场、磁感线.(1)磁场的产生. 磁极磁场磁极; 磁极磁场电流;电流磁场电流.(2)磁场的作用:①磁场法对放入其中的磁极有力的作用(同各磁极互相排斥,异各磁极互相吸引). ②磁场对放入其中的通电导线亦有力的作用,相向电流,相互吸引,异向电流互相排斥. (3)磁场的方向性,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..........,就是那一点的磁场方向(两处有着重点符号文字等价).(4)磁感线:假想的一族曲线,在磁体外部从北极出发同到南极在内部从南极到北极→闭合的曲线(电场线是非R1→→滑动变阻器的阻值III 与I 相同R ,另一部份电阻处于短路状态闭合曲线,其相同点都是不相交的曲线). 但是磁感线从磁体N 极出发,终止于磁体S 极是错误的,那是因为磁感线是回到S 极. 此外,通电螺线管内部的磁场是匀强磁场. 注:①磁感线走势的方向上的切线方向为磁场方向. 特别的,在磁场内部(如图) 则不能等效小磁针了.②磁感线虽然是假想的线但可用实验摸拟. ③磁感线的疏密表磁场或磁感应强度的大小.(5)地磁场:地球本身就是一个磁场,是地球北极是地磁场的南极,地球南极是地磁场的北极,两极的磁感线是垂直地球两极. 在赤道,磁感线是与地球表面平行的. 2. 安培力、洛伦磁力.(1)①安培力:通电导线在磁场中受到磁场对它的安培力.②F 安=IBL (L 为有效长度,如图有效长度,L 平行于B 时,F 安为0,L 垂直于B 时,F 安为最大). 注:用B = F/IL 来测量B=F 安/IL,非匀强磁场时需要L 足够短. ③B 叫磁感应强度,是描述磁场自身的物理量..........T. ④磁感应强度的方向某点磁场的方向为该点磁感应强度的方向(B 为矢量).⑤安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.注:一小段通电导体放在磁场中A 处受磁场力比放在B 处大,则A 处磁感应强度比B 处磁感应强度大.(×)[不知放入方式,即F 安=BIL 中L 是有效长度不知. 又如同一通电导体在a 、b 受力情 况,不能判断](2)①洛伦磁力:磁场对运动电荷....能够有洛伦磁力. ②F 洛 = qvB(v 为有效速度,如图有效速度,v 0平行于B 时,F 洛 = 0,v 0垂直于 B 时,F 洛为最大)③F 洛与v 有瞬时对应关系,即v 瞬对应瞬时洛伦磁力.④洛伦磁力对运动电荷不做功(f 洛垂直于v 与B 确定的平面,故f⊥v 由微元法知W f =0)⑤安培力不同于洛伦磁力,安培力可以做功. (若电荷沿等势面移动,安培力不做功) 注: F 洛 = qVB 可由F 安 = (nqSv)LB 是nLS 个运动电荷所受的合力.3. ⑴电荷在洛伦磁力作用下的圆周运动:qVB = mv 2/ r Bq mv r =→,而qB2r v 2r T ππ==. 由此可见,荷质比相同的粒子以相同速度进入同一磁场,其轨道半径相同;带电量相同的粒子以相同的动量进入同一磁场,其轨道半径相同,荷质比相同的粒子,进入同一磁场,其周期相同.注:①电场或磁场都会使运动带电粒子发生偏转.②利用质谱仪对某种元素进行测量,可以准确测出各种同位素的原子量.⑵带电粒子的初速度v 0与B 成θ角进入磁场:粒子做螺旋运动,将粒子的速度v 0分解为两个方向,一个与B 垂直分量0v v =⊥θsin ,另一个与B 平行的分量θcos 011v v =,粒子由于v 0而做匀速圆周运动,其轨道半径为θsin 0Bqmv R =另一方面,v 11在其方向上做匀速直线运动,这样的合运动就叫做螺旋运动,其螺距(粒子运转一周前进的距离)θπcos 20Bqmv S =.附:推导Bqm v S πθ2cos =附:(1)推导qBd P =∆由f=qBV 得∑∑==∆=∆ni i i ni t qvB t f 11∑∑==∆==∆=∆⇒ni ni i i P qBd P t f 11注意:①P ∆与d 必须垂直. ②在P ∆方向除有络伦磁力(或络伦磁力分力)外不能在有其他力或者其它力的合力为零. (2)应用举例.如图所示,一质量为m ,带电量为q 的带电粒子(重力不能忽略),以速度V 0从上竖直进入一宽度为d 的匀强磁场区域中,磁感应强度为B ,试求粒子飞出磁场的方向?很明显,在X 方向除洛仑磁力外无其他力的作用,所以θcos mv P x =∆qBd =,而粒子在下落过程中只有重力作功,所以有2020222121v gd v mgd mv mv +=⇒=-代入上式则得有效长度BBBS202cos vgd m qBd +=θ.⑷电荷在电场和磁场中运动—速度选择器.→=⇒=BEv qE B qv 00即满足V 0的粒子到达右端,值得一提的是,若粒子从右端射入,由于V 的方向与从左端射入v的方向发生了变化,则还需将电压变化.§4. 第十六章 电磁感应 1. 磁通量、电磁感应、感应电流. (1)磁通量:Φ= BS (B 为匀强磁场,S 为有效面积) ①Φ是标量,但有正负(不表大小)“+”表示给定的一个平面来讲,是穿入(穿出)比如穿过某面的磁通量是Φ,将面转过180°穿过该面的磁通量为Φ-②磁通量单位是韦,单位Wb.③初未Φ-Φ=∆Φ特别地当磁感应强度反向时:Φ-=Φ-Φ-=∆Φ2. ④产生感应电流图象:(互余关系)(2)感应电流.产生感应电流的条件是:一是电路闭合,二是穿过闭合电路的磁通量有变化.(3)法拉第电磁感应定律:E = n t∆∆Φ或E=BLv (L 为有效长度—垂直于磁场的长度,v为有效速度—垂直于磁场的切割速度→可归纳为“三垂线”- B 、L 、v 三者相互垂直) 附:ⅰ两种常见的有效长度.ⅱ回路构造法:可将A 、B 两端用直线相连,构成闭合回路,该闭合回路没有感生电流,说明直线AB 上的感应电动势与弧B A 上的感应电动势大小相等,方向相反而抵消,所以弧B A上的感应电动势就等于AB 线上的感应电动势,AB线长就是B A弧长的等效长度,所以对这样一类非直线导体,它的等效长度可用“回路构造”法,与安培力中等效长度用“回路构造法”类似.①对于上式,常用E = nt∆∆Φ,计算一般时间E 感的平均值,而E=BLV 常用于计算瞬时电动势. ②产生感应电动势不同于感应电流,其电路是否闭合对是否产生感应电动势没有影响. ③两种切割公式:(一)平动切割BLV E 感=.(二)转动切割中v BL w L 21BL E ⋅=⋅⋅=.SL S 21=扇 ∆Φ=22121BL B L L BS ⋅=⋅⋅⋅=∆θθ中v BL L 21BL E θΔt ⋅=⋅⋅=⇒=ωω④RQ ∆Φ=适用于电流没有反向的前提下.⑤若线框在磁场中运动,由于Φ没有变化,则不产生感应电动势,也无电流,但是当视AD 、BC 为导体做切割磁感线运动,则有A ϕ>D ϕ,B ϕ>C ϕ只是加起来就为零而已.(4)楞次定律:感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应应电流的磁通量的变化,可归纳为Φ是增加的,B 感与B 原反向;Φ是减小的,B 感与B 原同向.注意:①当闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动时,一定产生感应电流.(×)[例如:线框上下平动,总之,磁通量是否发生变化是判断是否产生感应电流的充要条件]②I 感的方向是内电路的方向→常用判断感应电动势的正负极,但要得注意的是电源内部的电势高低,是由低电势(负极)流向高电势(正极).OA AB 为弧AB的有效长度AB 为弧AB的有效长度+v 0③整个闭合回路在磁场中出来时,闭合电路中一定产生电磁感应电流.(×)[线框在磁场中与磁感线平行时] 2. 自感.(1)自感现象属于电磁感应现象,它是由于通电线圈中自身电流变化而引起的电磁感应现象. (2)作用:阻碍原电流的增加,起延迟时间的作用(3)I 自的方向:原I 是增加的,自I 的方向与原I 相反;原I 是减小的,自I 的方向与原I 方向相同(4)ΔtΔI L ΔtΔΦn E 原自⋅=⋅=(L 为自感系数,描述线圈产生自感电动势大小本领的物理量其单位为享,用H 表示μH 10mH 101H 63==,它的大小是由线圈本身决定.......) 注:决定自感系数的因数-线圈的自感系数是由线圈本身决定的,与通不通电流,电流的大小无关.线圈的横截面积越大,线圈越长,匝数越密,它的自感系数就越大.实际上它与线圈上单位长度的匝数n 成正比,与线圈的体积成正比.除此外,线圈内有无铁芯起相当大的作用,有铁芯比没有铁芯,自感系数要大得多.附:至于灯泡中的电流是突然变大还是变小(也就是说灯泡是否突然变得更亮一下),就取决于2I 与1I 谁大谁小,也就是取决于R 和r 谁大谁小的问题:如果R >r ,灯泡会先更亮一下才熄灭;如果R = r ,灯泡会由原亮度渐渐熄灭;如果R <r ,灯泡会先立即暗一些,然后渐渐熄灭.〈当R >r ,则I 1<I 2 当S 断开,则灯泡的电流为I 2 RI R I P 2122 ⋅=变亮;当R = r ,则I 1=I 2,当S 断开,则灯泡电流为I 1,保持原亮;当R <r ,则I 1>I 2,当S 断开,则灯泡电流为I 2,变暗.〉可见灯泡的这种瞬间变化,取决于灯泡电阻R 与线圈直流电阻r ,而不是线圈的自感系数,线圈的自感系数决定了这种缓慢熄灭持续的时间,L 越大,持续的时间越长. 自感总是阻碍原电流的变化,即尽可能的维持原电流的大小,但是最后灯泡还是要熄灭.(5)线圈L 的3种等效状态1°通电瞬间相当于一个无穷大的电阻 2°通电稳定时,相当于一根导线3°断电时,相当于一个电源(6)自感的防止:用双线绕法——产生反向电流,使磁场相互抵消. 3. 日光灯. (1)电路图.(2)起动器和镇流器作用:①起动器实际上就是一个自动开关,一通一断,使通过镇流器的电流急剧变化,如果一直接通,则不能使水银导电. ②镇流器在日光灯起动时提供瞬时高压,而在日光灯正常工作时起降压限流的作用. §5. 第十七章 交变电流 1. 直流电,交流电 (1)直流电(DC ):电流方向不随时间变化的电流. (2)交流电(AC ):电流方向随时间变化的电流.2. 发电机原理:电磁感应原理E = nBS ωSin ωt (从与中性面垂直的时刻开始计时)若是从与中性面垂直位置开始计时,则t nBS ωBSωE ω=.附:1°中性面(B⊥S 的位置)有Φ为max 等于BS ;E=0V ;每经过一次中性面,电流改变一次,对于一个周期,则电流改变两次.2°S 与中性面垂直有0=Φ,E=BS ω,t∆∆Φ为max. (→=Φt BS ωωcos 不乘以→=t nBS E n ωωsin ,乘以n )3. 表征交变电流的物理量:最大值、有效值、平均值—根据电流热效应的定义,相同电阻,相等时间,产生相等的热量;I 、V 表就是该交流电的有效值,铭牌A 、V 表读数都是有效值,一般来说,最大值E=NBS ω;而平均值,则是E = nt∆∆Φ,当计算通过导体的电量时,用平均值. 注:对于正弦或余弦交流电有如下关系:2Imax I 有效=,2Umax/U 有效=.4. 变压器、改变交流电压的设备.原线圈副线圈输出输入。
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一、电场基本规律
2、库仑定律
(1)定律内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:k=9.0×109N?m2/C2——静电力常量
(3)适用条件:真空中静止的点电荷。
1、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19C ——密立根测得e的值。
二、电场能的性质
1、电场能的基本性质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势φ
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。
(2)定义式:φ——单位:伏(V)——带正负号计算
(3)特点:
○1电势具有相对性,相对参考点而言。
但电势之差与参考点的选择无关。
○2电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。
○3电势的大小由电场本身决定,与Ep和q无关。
○4电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。
(4)电势高低的判断方法
○1根据电场线判断:沿着电场线电势降低。
φA>φB
○2根据电势能判断:
正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。
负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。
结论:只在电场力作用下,静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。
3、电势能Ep
(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。
电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。
(2)定义式:——带正负号计算
(3)特点:
○1电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。
○2电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。
4、电势差UAB
(1)定义:电场中两点间的电势之差。
也叫电压。
(2)定义式:UAB=φA-φB
(3)特点:
○1电势差是标量,但是却有正负,正负只表示起点和终点的电势谁高谁低。
若UAB>0,则UBA<0。
○2单位:伏
○3电场中两点的电势差是确定的,与零势面的选择无关
○4U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。
——电势差与电场强度之间的关系。
5、静电平衡状态
(1)定义:导体内不再有电荷定向移动的稳定状态
(2)特点
○1处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零。
○2感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强的大小相等,方向相反。
○3处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体表面是个等势面。
○4电荷只分布在导体的外表面,在导体表面的分布与导体表面的弯曲程度有关,越弯曲,电荷分布越多。
6、电场力做功W AB
(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,即与初末位置的电势差有关。
(2)表达式:W AB=UABq—带正负号计算(适用于任何电场)
W AB=Eqd—d沿电场方向的距离。
——匀强电场
(3)电场力做功与电势能的关系
W AB=-△Ep=EpA-EPB
结论:电场力做正功,电势能减少
电场力做负功,电势能增加
7、等势面:
(1)定义:电势相等的点构成的面。
(2)特点:
○1等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷,电场力不做功。
○2等势面与电场线垂直
○3两等势面不相交
○4等势面的密集程度表示场强的大小:疏弱密强。
○5画等势面时,相邻等势面间的电势差相等。
(3)判断电场线上两点间的电势差的大小:靠近场源(场强大)的两间的电势差大于远离场源(场强小)相等距离两点间的电势差。
三、电场力的性质
1、电场的基本性质:电场对放入其中电荷有力的作用。
2、电场强度E
(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:E与F、q无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与E的方向相反。
(4)单位:N/C,V/m1N/C=1V/m
(5)其他的电场强度公式
○1点电荷的场强公式:——Q场源电荷
○2匀强电场场强公式:——d沿电场方向两点间距离
(6)场强的叠加:遵循平行四边形法则
3、电场线
(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向理性模型,实际上是不存在的
(2)电场线的特点:
○1电场线起于正(无穷远),止于(无穷远)负电荷
○2不封闭,不相交,不相切
○3沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
○4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面
(3)几种特殊电场的电场线
四、应用——带电粒子在电场中的运动
(平衡问题,加速问题,偏转问题)
1、基本粒子不计重力,但不是不计质量,如质子,电子,α粒子,氕,氘,氚
带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。
2、平衡问题:电场力与重力的平衡问题。
mg=Eq
3、加速问题
(1)由牛顿第二定律解释,带电粒子在电场中加速运动(不计重力),只受电场力Eq,粒子的加速度为a=Eq/m,若两板间距离为d,则
(2)由动能定理解释,
可见加速的末速度与两板间的距离d无关,只与两板间的电压有关,但是粒子在电场中运动的时间不一样,d越大,飞行时间越长。
3、偏转问题——类平抛运动
在垂直电场线的方向:粒子做速度为v0匀速直线运动。
在平行电场线的方向:粒子做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动
带电粒子若不计重力,则在竖直方向粒子的加速度
带电粒子做类平抛的水平距离,若能飞出电场水平距离为L,若不能飞出电场则水平距离为x
带电粒子飞行的时间:t=x/v0=L/v0——————○1
粒子要能飞出电场则:y≤d/2————————○2
粒子在竖直方向做匀加速运动:———○3
粒子在竖直方向的分速度:——————○4
粒子出电场的速度偏角:——————○5
由○1○2○3○4○5可得:
飞行时间:t=L/vO竖直分速度:
侧向偏移量:偏向角:
飞行时间:t=L/vO
侧向偏移量:y’=
偏向角:
在这种情况下,一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。
即不同粒子的侧移量,偏向角都相同,但它们飞越偏转电场的时间不同,此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。
如果在上述例子中粒子的重力不能忽略时,只要将加速度a重新求出即可,具体计算过程相同
五、电容器及其应用
1、电容器充放电过程:(电源给电容器充电)
充电过程S-A:电源的电能转化为电容器的电场能
放电过程S-B:电容器的电场能转化为其他形式的能
2、电容
(1)物理意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(2)定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就叫做电容器的电容。
(3)定义式:——是定义式不是决定式
——是电容的决定式(平行板电容器)
(4)单位:法拉F,微法μF,皮法pF
1pF=10-6μF=10-12F
(5)特点
○1电容器的带电量Q是指一个极板带电量的绝对值。
○2电容器的电容C与Q和U无关,只由电容器本身决定。
○3在有关电容器问题的讨论中,经常要用到以下三个公式和○3的结论联合使用进行判断
○4电容器始终与电源相连,则电容器的电压不变。
电容器充电完毕,再与电源断开,则电容器的带电量不变。
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