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：EIr=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＝1R＝（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Rr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 x⑵测大电阻时，用电流表接，R测＝＝；R测R x1 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 、r⑶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：T1．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22．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R2．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电磁学基础知识 参考答案电场一、1．F E q =；相同 2．2Q E k r =；9×109；UE d = 4．F ＝qE ；122q q F k r= 二、1．AO AA AO W U qq εϕ=== 3．AB AB A B WU qϕϕ==- 4．W AB ＝qU AB 5．Δε＝W ；减小；增加四、1．Q C U =2．4πS C kd ε= 3．电荷量；电势差 五、1．212qU m =v2．0L t =v 222111222qE qU y at t t m md==⋅=⋅y at ==v=v 0tan y θ=v v六、1．木板、白纸、复写纸、导电纸、灵敏电流计、探针、尺子、圆柱形电极两个、直流电源（6 V ）、导线若干、图钉 2．导电纸、复写纸、白纸恒定电流一、1．⑵q I t =；I ＝nqS v 2．LR S ρ=；升高；降低 3．⑴U I R =；E I R r =+；或：()r UE U U U Ir I R r U r R=+=+=+=+⑵①U ＝E －Ir ＝IR ②增大4．⑴W ＝IUt ；P ＝IU ； ⑵22U Q I Rt t R ==；22U P I R R==热 ⑶①2()IE I R r =+；②2IE IU I r =+；2IU P I R =+机机 二、1．I ＝I 1＝I 2＝I 3；U ＝U 1＋U 2＋U 3；R ＝R 1＋R 2＋R 32．I ＝I 1＋I 2＋I 3；U ＝U 1＝U 2＝U 3；1231111R R R R =++ （1212R R R R R =+） 3．⑴串；大；g g UR R I =- ⑵并；小；g g gI R R I I =- 4．＝；24m E P r=三、1．⑴外；V V R R U R I R R ⋅==+测；＜ ⑵内；A U R R R I==+测；＞ 2．⑴如图1 ⑵外；分压 ⑶曲3．⑴螺旋测微器；刻度尺 ⑵如图2；外 ⑶2π4Ud ILρ=4．⑴如图3；①R ；②R /；③＝ ⑵g gUR R I =-；串 ⑶如图4；①分压；②改装表示数－标准表示数百分误差＝％改装表示数5．⑴如图5；⑵E ＝U 1＋I 1r ；E ＝U 2＋I 2r ； ⑶电动势；tan E U r I Iθ∆===∆短 磁场一、1．北（或N ）；北；切线 2．闭合 3．安培二、左手 1．⑴F ＝BIL ；0 ⑵吸引；排斥 2．⑴F ＝qB v ；0三、1．2qB m R=v v ；①m R qB =v ；②2π2πR m T qB ==v ；③2πR mt T qB θθθ===v2．⑴qB v ＝qE ⑵UqqB d=v ⑶2112qU m =v ；21U q qB d=v ；22qB m R =v v ；212U q m B B Rd =⑷2222122kmm q B R E m m ==v ；2πqB f f m ==电粒；km E n qU =；2T t n =图1图2图3图4图5。