电磁学基础知识

电磁学基础知识

电场

一、场强E （矢量，与q 无关）

1．定义：E ＝ 单位：N/C 或V/m

方向：与＋q 所受电场力方向 电场线表示E 的大小和方向 2．点电荷电场：E ＝

静电力恒量 k ＝ Nm 2/C 2

匀强电场：E ＝ d 为两点在电场线方向上的距离 3．E 的叠加——平行四边形定则

4．电场力（与q 有关） F ＝

库仑定律：F ＝ （适用条件：真空、点电荷） 5．电荷守恒定律（注意：两个相同带电小球接触后，q 相等） 二、电势φ（标量，与q 无关）

1．定义：φA ＝ ＝ ＝ 单位：V

说明：φ＝单位正电荷由某点移到φ＝0处的W ⑴沿电场线，电势降低 ⑵等势面⊥电场线；等势面的疏密反映E 的强弱 2．电势叠加——代数和 3．电势差：U AB ＝ ＝ 4．电场力做功：W AB ＝ 与路径无关

5．电势能的变化：Δε＝W 电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能

需要解决的问题：

①如何判电势的高低以及正负（由电场线判断） ②如何判电场力做功的正负（由F 、v 方向判）

③如何判电势能的变化（由W 的正负判） 三、电场中的导体 1．静电平衡：远端同号，近端异号

2．静电平衡特点 ⑴E 内＝0；⑵E 表面⊥表面；⑶等势体（内部及表面电势相等）；⑷净电荷分布在外表面 四、电容器

1．定义：C ＝ （C 与Q 、U 无关） 单位：1 F ＝106 μF ＝1012 pF 2．平行板电容器： C ＝

3．两类问题：①充电后与电源断开， 不变；②始终与电源相连， 不变 五、带电粒子在电场中的运动 1．加速：qU ＝

2．偏转：v ⊥E 时，做类平抛运动

位移：L ＝ ； y ＝ ＝ ＝

速度：v y ＝ ＝ ； v ＝ ； tan θ＝ 六、实验：描绘等势线

1．器材： 2．纸顺序：从上向下

恒定电流

一、概念及规律

1．电流：

⑴产生条件：①有自由电荷；②有电压

⑵定义：I＝微观：I＝

2．电阻定律：R＝

说明：金属的电阻率随温度升高而

半导体的电阻率随温度升高而

3．欧姆定律

⑴部分电路：I＝

闭合电路：I＝

（或：E＝＝＝＝

⑵路端电压（电源输出电压、电源两极间电压、外电路总电压等）

①U＝＝

断路：I＝0，U＝E

短路：

E

I

r

=

短

，U＝0

内阻为零：r＝0，U＝E（恒压）

②U随R增大而

4．⑴电功：W＝电功率：P＝

⑵电热：Q＝＝电热功率：P热＝＝

⑶注意：①纯电阻电路中，W＝Q，即：IE＝

②非纯电阻电路中，W＞Q，即：IE＝；而IU＝二、电路

1．串联电路：I＝U＝R＝

2．并联电路：I＝U＝1

R

＝（两电阻并联：R＝）

3．电表改装：⑴电压表＝G 联电阻

R＝

⑵电流表＝G 联电阻

4．电源的最大输出功率：当R

r时，P最大，P m＝

三、本章实验

1．伏安法测电阻：

⑴测小电阻时，用电流表接，R测＝＝；R测R x

⑵测大电阻时，用电流表接，R测＝＝；R测R x

1 R =

线性元件的伏安特性曲线

电源的U－I图象

电源输出功率与外电阻的关系

x 电流表外接

x 电流表内接

2．描绘小灯泡的伏安特性曲线

⑴在方框1内画出实验电路原理图

⑵注意：应采用电流表 接法， 电路 ⑶小灯泡的伏安特性曲线是 线 3．测定金属的电阻率

⑴用 测金属丝的直径d ；用 测金属丝的长度L ⑵在方框2内画出实验电路原理图

注意：应采用电流表 接法，分压电路或限流电路均可 ⑶金属丝的电阻率ρ＝ 4．把电流表改装为电压表

⑴在方框3内画出测电流表内阻的实验电路原理图 简要实验步骤：①闭合S 1，调 ，使电流表满偏 ②闭合S 2，调 ，使电流表半偏 ③当R 比R /大很多时，有R g R /

⑵计算改装成量程为U 的电压表所需的电阻R ＝ ， 并从电阻箱上调出所需的电阻值，然后将电阻箱与电流表 G 联

⑶在方框4内画出核对电压表的实验电路原理图 ①注意：应采用 电路

②满刻度时的百分误差的计算式是；百分误差＝ 5．测定电源的电动势和内电阻

⑴在方框5内画出实验电路原理图

⑵改变R 的阻值，测出两组I 、U 数值，由闭合电路欧姆定律得： E ＝ ；E ＝ ；联立可求得E 、r

⑶多测几组I 、U 数值，作U －I 图象

由图象可得：直线与U 轴交点＝ ；r ＝ ＝ ＝ 6．练习使用示波器

7．用多用电表探索黑箱内的电学元件（掌握多用电表的读数）

磁场

一、磁感应强度B ：单位：T

1．方向：小磁针静止时 极的指向；小磁针 极的受力方向或磁感线上的 方向 2．磁感线表示磁感应强度的大小和方向，是 曲线 3．电流的磁场（ 定则判定）

直线电流的磁场 环形电流的磁场 通电螺线管的磁场

二、磁场力（ 定则判定）

1．安培力（磁场对电流的作用力）

⑴大小：I ⊥B 时，F ＝ I ∥B 时，F ＝ ⑵同向电流相互 ，反向电流相互

× ×

× × × × ···· · ·

方框2

2．洛仑兹力（磁场对运动电荷的作用力）

⑴大小：v⊥B时，F＝v∥B时，F＝

⑵F洛不做功

三、带电粒子在匀强磁场中运动

1．仅受F洛，v⊥B时，作匀速圆周运动，有：

①轨道半径：R＝②运动周期：T＝＝（T与v无关）

③运动时间：t＝＝＝

⑴如何找圆心？求半径R

2．电场、磁场知识的综合应用

⑴速度选择器（图1）

原理：粒子作匀速直线运动时，有：

⑵磁流体发电（电磁流量计、霍尔效应）图2

等离子体通过时，＋q向上偏，－q向下偏，稳定时有：

⑶质谱仪（图3）

经加速电场：；经速度选择器：

经偏转磁场：；解得：q/m＝

⑷回旋加速器（图4）

最大动能：E km＝＝交流电频率：f电＝f粒＝

加速次数：n＝加速时间：t＝

××××

××

×

×

v

＋q

－q

×××

2

图1 图2

图3 图4