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文档简介
1、电荷及其守恒定律、正、负电荷及其相互作用 点电荷、元电荷 库仑定律:片=丸警 便荷守,叵定律电瞬度:q电场力的性质2真空中点电荷瞬:EI电降电势以=冬、电势差:nB=- = = qq q电场能的性质电势能:e严卩 电场力做功:附二也厂-宓等势面甌容:c=2 电容器、电容|u怖板电容器碍C僞带电粒子在电场中的运动2加速:加速后的速度:卩0)枠7=爲曲厂譏电涼、电圧、电阻、电阻率; 电功、电功率、颔定功率、实际功率、电热;描写电路的槪念2热功率、电源的总功率、电源的输岀功率、电源内部发热功率、电源的效率;电源的电动势、内电压、路端电压、内电路、外电路; 线性元件、非线性元件、纯电阻电路、非纯电阻电
2、路等。恒 定 电 流电路的特点和规律2串并联电路的特点电瓯电压S电阴的关系电压的分配或者电涼的分配以及功率的分配关系等部分电路的欧姆定律、闭合电路的欧姆定律、电阻定律、焦耳定律; 內电辰 外电压和电源电动势的关系.能的转化和守恒定律等。基本规律和关系伏安法测电阻 测量金慮丝的电阻率描绘小灯泡的伏安曲线 电表的改装 电源电动势和内阻的测量 多用点表的使用等产生|永嵐体、直线电流环形电汛螺线管电瀟的磁场、地嵐场 f磁感缘定文、意处画法描述磁感应强度忌定义r意义、方向磁通豊0=隅大小:F = BILsina磁场对电涼的件用g对通电导线的件用J F = EJ?电涼垂直于嚴场)方向*左丰定则电流间相互作
3、用;通向电流相立吸引,反向电潦相互排斥£(大小F = qvBsina 护瓦一。丄Q 方向:左手定则知识要点回扣一、电场1、库仑定律和电荷守恒定律(1)库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟 它们的电荷量的乘积成正比,跟 它们的距离的F二脚岛二次方成反比,作用力的方向在 它们的连线上。即: 厂 ,其中k为静电力常量,k=9.0X109N m2/c2成立条件:真空中(空气中也近似成立);点 电荷。即带电体的形状和大小对相互 作用力的影 响可以忽略不 计。(2)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到另一个物体,或者 从物体的一部 分转移到另一部分。另一种表述为
4、:在与外界没有电荷交换的一个系统内,总电荷量不变(电荷的代数和不 变)。2、电场的力的性质电场最基本的性 质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质 的物理量。定义式:I ,适用于任何电场。其中的q为试探电荷,是电荷量很小的点 电荷(可正可负)。点电荷的场强公式:.,其中Q是产生该电场的电荷,叫场源电荷。匀强电场的场强公式: 一',其中d是沿电场线方向上的距离。 电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力的方向相同。3、电场的能的性质(1)电势 电势是表征电场中某点能的性 质的物理量,定 义式 : 电势仅与电场 中某点性质有关,与电场力做功的值及试探电荷的电
5、荷量、电性无关, 电势有高低之分,规定正电荷在电场中某点具有的 电势能越大,该点电势越高。 电势的值与零电势的选取有关,通常取无穷远处电势为 零;实际应用中常取大地 电势 为零。电势差 A、B间电势 差Uab=a-b; B、A间电势 差Uba=b-a ,显然Uab=-Uba 电势差的值与零电势的选取无关。(3)电势能电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能,它具有: 相对性,即零电势能面的选取具有任意性; 系统性,即电势能是电荷与电场所共有的。 说明:电势能可用匸:°计算。由于电荷有正、负、电势也有正、负(分别表示高于和低于零 电势),故用E=q计算电势能时,需带符号运算。(4)
6、电场力做功电场力做功的特点:电场力做功与移动电荷的路径无关,仅与始末位置的电势差有关, 这与重力做功十分相似。电场力做功与电荷电势能的变化的关系:电场力对电荷做正功时,电荷电势能减少;电 场力对电荷做负功时,电荷电势能增加,电势能增加或 减少的数值等于电场力做功的数值,即 W=- O电场力做功的计算方法: 由功的定义式W=F s来计算,但在中学阶段,限于数学基础要求式中F为恒力才行, 所以这个方法有局限性,仅在匀强电场中使用。 用结论 电场力做功等于 电荷电势能增量的负值”即W=-''5:来计算,已知电荷电势 能的值时求电场力做功比较方便。 用W=qU ab来计算。此时一般又有
7、两个方案:一是 严格带符号运算,q和Uab均考虑 正和负,所得W的正、负直接表明电场力做功的正、负;二是只取 绝对值进 行计算,所得 W只是功的数值,至于做正功还是负功可用力学知识判定。4、电场线与等势面(1)电场线的特点 电场线始于正电荷(或无穷远),终于负电荷(或无穷远); 电场线不相交,不闭合; 电场线越密的地方表示 场强越大,电场线上每一点的切 线方向 表示该点的场强方向。(2)电场线与等势面的关系 电场线越密的地方等差等 势面也越密,电场线与通过该处的 等势面垂直; 沿着电场线方向,电势越来越低5、静电平衡与电容器(1)静电平衡把导体放入电场时,导体的电荷将出现重新分布,当感应电荷产
8、生的附加 场强E附和原 场强E原在导体内部叠加为零时,自由电子停止定向移 动,导体处于静电平衡状态。处于静电平衡状态导体时,有以下几 个特征: 导体内部场强处处为零; 整个导体是等势体,导体表面是等 势面; 导体外部电场线与导 体表面垂直,表面 场强不一定为零; 对孤立导体,净电荷分布在外表面。处理静电平衡的问题时要注意两点:用导线接地或用手 触摸导体可把导体和地球看成 一个大导体。一般取无 穷远和地球的电势为零。(2)电容器、电容电容器的电容C=Q/U= Q/ U,此式为定义式,适用于任何 电容器。平行板电容器的电容的决定式为C= -.rhi对平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论要熟记两种
9、情况: 若两极保持与电源相连,则两极板间电压U不变; 若充电后断开电源,则带电量Q不变。二、恒定电流1、闭合电路的欧姆定律及重要关系(1)电源电动势E :电源电动势数值 上等于电源开路时两极间的电压。亠(2)闭合电路欧姆定律:门'说明:J' 1'1 忙,即电动势等于内、外电路电压之和,对任何电路(纯电阻电路、非纯电阻电路均成立,三只适用于纯电阻电路。当外电路发生变化时,电源电动势和内阻保持不变。电路工作状态分析(1)通路状态, 0 < R8路端电压UE-Ir =ERR + r ,当外电路的电阻增大的时,通过电源的电流减小,电源内部的电压减小,路端电压增大U I关系
10、如图所示:(2)断路状态Rts'二l.1:二,即U I图与纵轴 交点。短路状态R=07U二Qr即U I图与横轴交点。2. 全电路的功率问题由能的转化和守恒定律知:匸一 _匚 J '其中电源释放功率 ,电源输出功率电源内耗功率 :- 2若为纯电阻电路,当R=r时,电源输出功率最大.-、。当外电路的电阻靠近内阻r变化时,电源的输出功率变大,否则变小。同一个输出功率,可能 对应两个不同的电路状态,即可能有 两个不同的外电阻对应同一 个输出功率。三、磁场1、磁感应强度和磁通量(1) 磁感应强度的定义当丄丄时,单位:特斯拉T;磁感应强度是矢量,其方向跟磁 场方向一致,合成 与分解遵守平行
11、四 边形法则。(2)磁感线用磁感线可以形象描述磁感应强度大小和方向;磁感线上某点的切 线方向为该点的磁感应强度方向,磁感 线的疏密表示磁感 应强度的大 小。磁感线是闭合曲线,在同一磁场中,任何两条磁感线不会相交。(3)磁通量和磁通密度磁通量J :磁感应强度B与垂直磁场方向某一面 积S的乘积,叫做穿过这一面积的磁通量,即一-7,单位:1!一 一 :/形象的说法:磁通量是穿 过某一面积磁感线的净条数磁通量是标量,但有正 负号,在计算磁通量的变化时应该引起注意磁通密度:等于垂直穿 过单位面积的磁通量,它等于磁感 应强度的大小,即。2、安培力和洛伦兹力(1)安培力:磁场对电流的作用力安培力的大小:安培
12、力的方向:由左手疋注意:则判断。安培力的方向 既垂直于磁场方向,又垂直于 电流方向,它垂直于电流和磁场的方向所 决定的平面,但是 电流和磁场的方向却不一定垂直。I的适用条件:一般适用于 匀强磁场;对于非匀强磁场,必须将L分成若干 小段,使每小段一所处磁场,能当作匀强磁场,求出各小段的安培力的合力即 为整段导线 所受安培力。 导线_丄磁感应强度B。 L是指有效长度,即如果是 弯曲的导线,那么L等于导线两端点所连直线的长度。如 图甲所示,折 线abc, ab=bc=L,则有效长度为;同理可知 图乙所示,半 圆形通电导线有效长度为2R。(2)洛伦兹力:磁场对运动电 荷的作用力 洛伦兹力的大小:F -qvBima当卩“必或卩二时,月=0 当卩丄耐= <?vB最大洛伦兹力的方向:遵守左手定
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