高中选修3-1,2电与磁物理知识点

第一章、电 场

一、电荷 ：

1、自然界中有且只有两种电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。 电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

2、电荷守恒定律：电荷既不会创造，也不会消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一个部分转移到另一个部分。

“起电”的三种方法：摩擦起电，接触起电，感应起电。实质都是电子的转移引起：失去电子带正电，得到电子带等量负电。 3、电荷量Q ：电荷的多少

元电荷：带最小电荷量的电荷。自然界中所有带电体带的电荷量都是元电荷的整数倍。 密立根油滴实验测出：e=1.6×10—19C 。

点电荷：与所研究的空间相比，不计大小与形状的带电体。

库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

公式： k = 9×109 N ·m 2/C 2

二、电场：

1、电荷间的作用通过电场产生。电场是一种客观存在的一种物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

2、电场强度E ：放入电场中的电荷所受电场力与它的电荷量q 的比。 E=F/q 单位：N/C 或V/m

E 是电场的一种特性，只取决于电场本身，与

F 、q 等无关。

普通电场场强

点电荷周围电场场强

匀强电场场强

公式 E=F/q

E=U/d 方向 与正电荷受电场力方向相同 与负电荷受电场力方向相反

沿半径方向背离+Q 沿半径方向指向—Q

由“+Q ”指向 “—Q ” 大小

电场线越密，场强越大

各处场强一样大

3、电场线：形象描述场强大小与方向的线，实际上不存在。疏密表示场强大小，切线方向表示场强方向。一率从“+Q ”指向“—Q ”。正试探电荷在电场中受电场力顺电场线，负电荷在电场中受电场力逆电场线。

电场线的轨迹不一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有电场线为直线，带电粒子初速度为零时，两条轨迹才重合。任意两根电场线都不相交。

4、静电平衡时的导体净电荷只分布在外表面上，内部合场强处处为零。导体是一个等势体。

三、电势与电势能：

1、电势差U ：将电荷q 从电场中的一点A 移至B 点时，电场力对电荷所做的功W AB 与电荷q 的比。 U= W AB /q 。电势差是一个标量。公式中的三个物理量计算时要注意“+，—”符号。U= W AB /q 只取决于电场两点位置，与W 、q 等无关。 单位：V

2r Qq

k F =2

r

Q k E =

电势φ：将电荷q 从电场中的一点A 移至无穷远时，电场力对电荷所做的功W 与电荷q 的比。通常取大地与无穷远处为零电势点。 单位：V

电势差的大小与零电势点的选取无关，只与电场中的两点位置有关；电势的大小与零电势点的选取有关。 U AB =φA —φB

2、沿着电场线的方向，电势越来越低。电场线方向为电势降低最快的方向。顺电场线方向算电势差为“+”，逆电场线方向算电势差为“—”。

电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 3、电子伏（eV ）是电功、电势能的单位。 1 eV = 1.6×10—19J 。

4、在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。等势面一定电场线垂直。电场线的方向由高等势面指向低等势面。等势面越密，场强越大。 例：作出上面几个图中的等势面。

四、电容C ：

1、电容C ：任何两个彼此绝缘的又相隔很近的物体组成电容。

2、计算方法：电容器所带电荷量Q 与电容器两极板电压的比。 电容表示电容器容纳电荷的本领，与Q 、U 等无关。 额定电压：电容器长期工作时所能承受的最大电压。

击穿电压：击穿电容器的电介质使电容器损坏的电压。 U 额定

例：一个两个极板分别带±1.6×10—

10C 的电容，电容量为5pF ，两极板电压U 是 ，将两极板用导线连接后，带电量是 ，两极板电压U 是 ，电容量是 ，拿走导线后带电量是 ，两极板电压U 是 ，电容量是 。 例：电容量改变后各个物理量的更变。

改变情况

电容 电荷量 Q=CU 电压U=Q/C 场强E=U/d

d 变 大

d 变 大

五、带电粒子在电场中的运动：

U

Q

U Q C ∆∆==kd S

C πε4=kd

S

C πε4=

dm

qU m qE m F a 2=

==1

2

2202224221dU L U mdv qL U at y ===122

02002dU L U mdv qL U v at v v tg y ====φφtg L y 2

=电荷飞出偏转电场时，好象是从偏转电场中点沿直线飞出似的。 讨论： 当v 0一样时，只要q/m 相同时，y,tg φ相同 当1/2mv 02一样时，只要q 相同时，y,tg φ相同 当mv 0一样时，只要q/ v 0相同时，y,tg φ相同 无论带电粒子q 、m 如何，只要U 1、U 2不变，y,tg φ相同

1、带电粒子在U （U 1）的加速：

W=ΔE k 1/2 mv 2 = qU

式中，U 是两极电压，电场

不一定是匀强电场。

2、带电粒子在U 2中的偏转：类似

平抛

m qU

v 2=

0v L t =

第二章、恒 定 电 流

一、电荷定向移动形成电流。

1、形成电流的条件：要有自由电荷，导体两端存在电压。即：自由电荷在电场力的作用下定向移动。

2、电流方向：正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向。

3、电流（I ）：单位时间内流过导体横截面积的电荷量。

I=q/t q 表示电荷量，t 表示通电时间

I=nqvS n ：单位体积内的自由电荷数 q ：自由电荷的电荷量

v ：电荷定向移动的速率（非常小，数量级10—

5m/s ） S ：导体横截面积 国际单位：安培（A ） 1AmA 1mA=103μA 4、电流I 是标量，不是矢量。 二、欧姆定律：

1、部分电路欧姆定律：导体中的电流与这段导体的两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。 公式：I=U/R 适用条件：金属、电解液、纯电阻，对气态导体、晶体管等不适用。

2、闭合电路的欧姆定律：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。I=E/（R+r ） 当外电阻增大，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小，电流增大，路端电压减小。 当电路开路时，根据U=E-Ir ，此时，U=E ；当电路短路时，E=Ir 。

3、电阻（R ）：导体对电流阻碍作用的大小。

公式： 。R 与U 、I 无关，是导体的一种特性 决定导体电阻大小的因素——导体的电阻定律： ρ：导体的电阻率，ρ越大表示导体导电能力越差。 ρ的国际单位：Ω·m

l 表示导体的长度，S 表示导体的横截面积。 相同条件下，温度越高导体的ρ越大。

超导现象：当温度足够低（有的接近于绝对零度）， 导体的ρ变为零。

半导体：相同条件下，温度越高导体的ρ越小。 三、串、并联电路基本关系式：

电流关系

电压关系 电阻关系 n 个相同的电阻

比例关系

串联

I=I 1=I 2

U=U 1+U 2

用电器分电压，电阻越大，分压

越多。

R=R 1+R 2

R 总=nR 0

相当于增加导体长度 总电阻大于分电阻

并联

I=I 1+I 2

用电器分电流，电阻越大，分流

越少。

U=U 1=U 2

相当于增加导体横截面积 总电阻小于分电阻

四、电功与热功，电功率与热功率：

电功W ：电场力对自由电荷所做的功，俗称电流做功。国际单位：焦耳（J ） 电功率P ：电流在单位时间内所做的功。国际单位：瓦特（W ）

用电器正常工作时的电功率为额定功率，此时的电压为额定电压，电流为额定电流。

功能转换 电功、电功率 电热、热功率

纯电阻电路

电功全部转化为内能

Q=W P 热=P

S l R ρ

=2

1212121R R

U U P P W W ===2

1111R R R +=2

12

1R R R R R +•=

12

21212

1R R I I P P W W ===n

R R 0=

总t

R U Rt I UIt Pt W 22

====U R I Ut W P 2

2====I U

I U R

∆∆==