高二物理电学学案例题知识点

1、静电感应静电感应的的原理原理：把带正电的球：把带正电的球C C移近金属导体移近金属导体A A和和B B时，时，导体导体ABAB上的自由电子被吸引过来，因此导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A A和和B B带上了带上了等量的异种电荷感应起电没有创造电荷，而是使物体等量的异种电荷感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一将电荷从物体的一部分转移到另一部分部分 规律：近端感应异种电荷，规律：近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷。远端感应同种电荷。元电荷元电荷Ce191060. 1带电体的带电体的电荷量与质量的比值电荷量与质量的比值叫做叫做比荷比

2、荷me库仑定律库仑定律221rqqkF 真空真空中两个中两个静止静止的的点电荷点电荷之间的相互作用力，与它之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成们的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。反比，作用力的方向在它们的连线上。表达式k静电力常量，静电力常量， k=9.0109Nm2/c2电场强度：电场强度：E=F/q单位：单位：牛牛/库库(N/C) 和和 伏伏/米米(V/m) 矢量：矢量：正电荷正电荷在该点所受电场力的方向。在该点所受电场力的方向。描述描述电场电场本身本身力的性质，力的性质，与放入的电荷无关与放入的电荷无关，由电场本身决

3、定。由电场本身决定。1.1.点电荷场强大小：点电荷场强大小：E= 2.2.场强方向：场强方向：正点电荷电场方向背离电荷正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷中心负点电荷电场方向指向电荷中心2rkQ3.3.适用条件：适用条件：真空中点电荷真空中点电荷几种常见电场的电场线分布1.1.电场线总是电场线总是从正电荷或无穷远出发到负电荷终止或从正电荷或无穷远出发到负电荷终止或者延伸到无穷远；者延伸到无穷远；2.2.电场线的电场线的疏密疏密表示电场强度的表示电场强度的大小大小。3.3.任意两条电场线都任意两条电场线都不相交不相交；4.4.电场线是电场线是不存在不存在的，是人为画的的，是人为画的

4、假想假想线。线。5.5.电场强度的大小和方向都相同的电场叫做电场强度的大小和方向都相同的电场叫做匀强电场。匀强电场。电场线等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线1 1）两点电荷连线上，各点的场强方向都是从正电荷指）两点电荷连线上，各点的场强方向都是从正电荷指向负电荷，从正电荷出发沿连线到负电荷场强先减后增。向负电荷，从正电荷出发沿连线到负电荷场强先减后增。2 2）两点电荷连线的中垂线（面），场强方向都平行于）两点电荷连线的中垂线（面），场强方向都平行于连线，从中点沿中垂线到无穷远场强逐渐减弱。连线，从中点沿中垂线到无穷远场强逐渐减弱。3 3）关于中垂线对称的点，场强大小相等）关于中垂线对

5、称的点，场强大小相等方向不同方向不同。1.电场力能够对放入其中的电荷做功，所以电荷电场力能够对放入其中的电荷做功，所以电荷在电场中具有能在电场中具有能电势能电势能3.电势能具有相对性电势能具有相对性5.电场力做电场力做正功正功,电势能电势能减少减少电场力做负功电场力做负功,电势能增大电势能增大4.电势能是标量电势能是标量,但有正负但有正负2.电势能由电荷在电场中的相对位置决定电势能由电荷在电场中的相对位置决定电势能电势能PBPAABEEWqEP电荷在电场中某一点的电荷在电场中某一点的电势能电势能与它的与它的电荷量电荷量的比值，的比值，叫做这一点的叫做这一点的电势电势。 （EP和和q含符号含符号

6、）电势电势单位：单位：伏特（伏特（V） 标量标量一般选取无穷远一般选取无穷远和和大地电势为大地电势为0 0电势与检验电荷无关，由电场中这点的性质决定。电势与检验电荷无关，由电场中这点的性质决定。沿电场线沿电场线 电势降低。电势降低。每幅图中，两个相邻的等势面间的电势之差是相等的。每幅图中，两个相邻的等势面间的电势之差是相等的。等势面越密集的地方，电场强度越大。等势面越密集的地方，电场强度越大。等势面等势面静电力做功与电势差的关系静电力做功与电势差的关系)(BAq 电荷q从电场中A点移到B点，PBPAABEEWBAABqUW即BAqqUAB由电场本身的因素决定，与由电场本身的因素决定，与WAB、

7、q无关无关各物理量都各物理量都带正负号带正负号！BAABU电势差：电势差：电场力电场力电场强度电场强度电势差电势差电势电势电势能电势能电场力的功电场力的功qFE FWPEPBPAABEEWqEPEUBAABUABABqUWEdU 电场力做功电场力做功与路径无关与路径无关 静电平衡状态下导体的特点静电平衡状态下导体的特点l 导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零l 导体外部表面附近任何一点的场强方向与该点的表面导体外部表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直垂直( (若若E E不垂直于导体表面，则导体上的自由电子会受电场力而移动不垂直于导体表面，则导体上的自由电子会受电场力而移动）l 导体是

8、个等势体导体是个等势体, ,表面为等势面表面为等势面 （U=Ed，E=0则则U=0）电容器：电容器：两个极板总是两个极板总是带等量异种电荷，带等量异种电荷，与与电源正极电源正极相连的极板相连的极板带正电。带正电。 每个极板带电量的绝对值每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量叫电容器的带电量QQCU=单位：法拉（单位：法拉（F）电容：电容：反映电容器容纳电荷的本领大小。反映电容器容纳电荷的本领大小。平行板电容器的电容平行板电容器的电容kdSrC 4 一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为移动的速率为v,设导体的横截

9、面积为设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自，导体每单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为e。电流的微观表达式电流的微观表达式 设想在导体中取两个横截面设想在导体中取两个横截面B和和C，则在时间，则在时间t内处于相距为内处于相距为 vt 的两的两截面截面B、C间的所有自由电荷将通过间的所有自由电荷将通过截面截面CneSvtvtSnetqI BCSvvteeee导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动

10、速率四个量成正比。量成正比。在表头在表头串联串联一个一个阻值较大阻值较大的电阻的电阻（串联分压与电阻成正比）（串联分压与电阻成正比）电压表电压表: :gggUUURRIgRgRVUUgU-UgU电流表：电流表：RIIRIggg)( UIRgIgIRRAUI在表头上在表头上并联并联一个阻值一个阻值较小较小的电阻的电阻（并联分流与电阻成反比）（并联分流与电阻成反比）电流表内接电流表内接外接法外接法 内接法内接法 误差来源误差来源 测量结果测量结果 测量条件测量条件 伏特表的分流伏特表的分流 电流表的分压电流表的分压 R真真R测测 R真真R测测 RRA RIR欧姆定律不成立欧姆定律不成立纯电阻纯电阻

11、非纯电阻非纯电阻a ab bh hR R2 2R R1 1电流方向电流方向h hslR 123slR2ahah1bhbh1图中哪是导体长度？哪是截面积？图中哪是导体长度？哪是截面积？推导这两个导体的电阻推导这两个导体的电阻长度和截面积等比例缩小，电阻不变长度和截面积等比例缩小，电阻不变. .电动势电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量能本领大小的物理量.E.E由电源本身决定由电源本身决定,不随外电不随外电路变化路变化. .电源的供电过程是能量转化的过程电源的供电过程是能量转化的过程 . .闭合电路欧姆定律：闭合电路欧姆定律： rREI. .

12、电源的外电压关系：电源的外电压关系： IrEU说明：说明：内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把其它形式能转化过来的电能，其它形式能转化过来的电能，IU内内+IU外外=IE. (能量守能量守恒恒,外电路可以是任何电路外电路可以是任何电路)（纯电阻电路纯电阻电路）图像图像路端路端电压与电流的关系电压与电流的关系测定电源电动势、内阻的依据测定电源电动势、内阻的依据U端端I0UIrE端端纵截距：电动势E横截距：短路电流图象斜率：电源的内阻IUrk短路短路断路断路mmmPPrRP，PrRrE，PrRrR)rR(E)rR(RERIIUP 时时，当当时时当当当时4

13、42222220RPrPm电源输出功率最大时，是否效率最高？ 否图像图像电源电源输出输出功率功率随外电阻变化随外电阻变化图像图像路端路端电压随外电阻变化电压随外电阻变化用电压表粗略测定电源电动势的依据UR0E1EUrR短路断路图像图像电源输出功率随电流的变化规律电源输出功率随电流的变化规律P输输出出I02ErmaxPErrIEIP2短路断路图像图像输出输出电流电流随外电阻变化的规律随外电阻变化的规律IR0Er短路断路RrEI图像图像电源效率随外电阻变化的规律电源效率随外电阻变化的规律R01短路断路RrrRREUEIUI 11 图像图像电源功率电源功率随外电阻变化的规律随外电阻变化的规律R02E

14、rP总短路断路RrEP 2总总图像表达电源释放的功率P总=EI输出功率P出=UI损耗功率P内=I2r电源的效率0U外II短ERP出P内P总UI图像图像U-I图像中的功率图像中的功率=PUIURPEIERr 纯电阻输出电路总例：如图，直线例：如图，直线A为电源的为电源的U-I图线，直线图线，直线B为电阻为电阻R的的U-I图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源的输出功率电源的输出功率 W，电源效率为，电源效率为 。 267%含容电路：含容电路：电容器所在之路是断路，电容器所在之路是断路，R4视为导线，视为导线，Uc=UR31.1.原理原理: :ERg+

15、 r + RIg=ERg+ r + RRx+Ix=I=0闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律( (电阻测量转换为电流测量电阻测量转换为电流测量) )2.2.表盘刻度原理：表盘刻度原理：原理原理: :满偏电流对应满偏电流对应Rx为为0 0电流为电流为0 0对应电阻为对应电阻为Rx与与I一一对应一一对应x x内内E EI I = =R R + + R R半偏电流对应半偏电流对应中值电阻中值电阻gRRRrR中内电流表电流表欧姆表欧姆表电压表电压表AA甲甲乙乙丙丙R1R2BAABAAB+_12 3 ABR1R2A多用电表多用电表小磁针静止时：小磁针静止时： 指南的磁极叫做指南的磁极叫做南极（南极（ S极）

16、极）; 指北的磁极叫做指北的磁极叫做北极（北极（N极）极）磁磁几种常见的磁场几种常见的磁场（1）条形磁铁）条形磁铁（2）蹄形磁体）蹄形磁体 直线电流的磁场的几种图直线电流的磁场的几种图I侧视图侧视图俯视图俯视图环形电流的磁场几种图环形电流的磁场几种图 俯视图俯视图 地磁场：地磁场：地球是个磁体，具有磁场，叫地磁场。地球是个磁体，具有磁场，叫地磁场。 地磁场的分布大致上就像一个地磁场的分布大致上就像一个条形磁体条形磁体,各地磁感线各地磁感线近似平行地面近似平行地面.地磁场地磁场磁感应强度磁感应强度1、定义：在磁场中、定义：在磁场中垂直于磁场方向垂直于磁场方向的通电导线，所的通电导线，所受的磁场力

17、受的磁场力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL的比值叫的比值叫磁感应强度。磁感应强度。3、单位：、单位：4、方向：方向：特斯拉特斯拉(T)1T=1N/Am矢量矢量, , 方向与该点磁场的方向一致，方向与该点磁场的方向一致，即即小磁针小磁针N极所指方向。极所指方向。 2、定义式：、定义式：ILFB B与与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关，无关，与场源和该点在场中的位置有关，反映了磁场本身的特性，不随反映了磁场本身的特性，不随F及及IL的变化而变化。的变化而变化。 注注 意意 导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。两

18、者必须垂直。通电导线与磁场方向通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。垂直时受到磁场力最大，平行时为零。 物理意义：是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场物理意义：是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。力的性质的物理量，是矢量。IB，此时，此时安培力最大安培力最大IB时，安培力时，安培力等于零等于零；当导线方向与磁场方向当导线方向与磁场方向斜交斜交时，所时，所受安培力介于最大值和最小值之间：受安培力介于最大值和最小值之间： 公式公式：F=BIL条件条件：F安安=BILsin安培力安培力L LF=BIL中的中的L为有效长度为有效长度L LL LL L左手

19、定则（左手定则（left-hand rule）伸开伸开左手左手：磁感线磁感线垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指指向电流的方向指向电流的方向大拇指大拇指所受安培力的方向所受安培力的方向 为什么两条互相平行的直导线，当通以为什么两条互相平行的直导线，当通以同向电同向电流时互相吸引，通以反向电流时互相排斥流时互相吸引，通以反向电流时互相排斥? ?ABCDA的磁场的磁场F安安A对对BC的磁场的磁场F安安C对对DF安安B对对AF安安D对对CB的磁场的磁场D的磁场的磁场洛伦兹力洛伦兹力（1 1）vB，F洛洛=0；（2 2）vB，F洛洛=qvB（3 3） v与与B成成时，时，F洛洛=qvBsinvv洛伦兹力永

20、远不做功！洛伦兹力永远不做功！一、带电粒子在匀强磁场中的运动一、带电粒子在匀强磁场中的运动粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径r和运动和运动周期周期T1、圆周运动的半径、圆周运动的半径mvRqB2、圆周运动的周期、圆周运动的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv 1、找圆心：方法、找圆心：方法 2、定半径：、定半径： 3、确定运动时间：、确定运动时间：Tt360 qBmT2几何法求半径几何法求半径向心力公式求半径向心力公式求半径利用利用vR利用弦的中垂线利用弦的中垂线带电粒子在磁场中运动问题的解题思路带电粒子在磁场中运动问题的解题思路 v30Adv实际

21、应用实际应用质谱仪质谱仪: :测量带电粒子的质量或比荷分测量带电粒子的质量或比荷分析同位素析同位素S1P1S2P2S3照相底片照相底片B2221vmqU 加加速速：22dqBmvR 偏偏转转：qBmUR222 回旋加速器回旋加速器两两D形盒中有形盒中有匀强磁场匀强磁场无电场，盒无电场，盒间缝隙有间缝隙有交变电场交变电场。电场使粒子加速，磁场使粒子回旋电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。粒子回旋的周期不随半径粒子回旋的周期不随半径改变。改变。让电场方向变化的让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一周期与粒子回旋的周期一致致，从而保证粒子始终被，从而保证粒子始终被加速。加速。线圈内磁场变强B内磁场变弱线

22、圈内磁场变弱切割磁感线，回路面积变化。B内磁场变强只要穿过只要穿过闭合电路闭合电路的的磁通磁通量发生变化量发生变化，闭合电路中，闭合电路中就产生感应电流。就产生感应电流。电磁感应：电磁感应：由磁得到电的现象。由磁得到电的现象。楞次定律楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要场总要阻碍阻碍引起感应电流的引起感应电流的磁通量的变化。磁通量的变化。1、内容：、内容：2、对、对“阻碍阻碍”的理解：的理解：l 谁起阻碍作用？谁起阻碍作用？l 阻碍什么？阻碍什么？l 阻碍是阻止吗？阻碍是阻止吗？l “阻碍阻碍”就是感应电流的磁场总与原磁场的方就是感应电流的

23、磁场总与原磁场的方向相反吗？向相反吗？感应电流产生的磁场感应电流产生的磁场引起感应电流的磁通量的引起感应电流的磁通量的变化变化“增反减同增反减同”否，只是使磁通量的变化变慢否，只是使磁通量的变化变慢不一定不一定!A A、B B都是很轻的铝环，环都是很轻的铝环，环A A是闭合的，环是闭合的，环B B是断开的，是断开的，用磁铁的任一极去接近用磁铁的任一极去接近A A环，会产生什么现象？把磁铁环，会产生什么现象？把磁铁从从A A环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离B B环，环，会发生什么现象？为什么？会发生什么现象？为什么？“来拒去留来拒去留”A AB B如图

24、，在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒如图，在水平光滑的两根金属导轨上放置两根导体棒AB、CD，当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动？，当条形磁铁插入与拔出时导体棒如何运动？（不考虑导体棒间的磁场力）（不考虑导体棒间的磁场力）ABCD插入时：插入时：AB、CD相向运动相向运动拔出时：拔出时：AB、CD相互远离相互远离“增缩减扩增缩减扩”N一水平放置的矩形闭合线圈一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的在细长磁铁的N极附近竖直下落，极附近竖直下落，由图示位置由图示位置经过位置经过位置到位置到位置，位置，位置和位置和位置都很靠近位都很靠近位置置 在这个过程中，线圈中感在这个过程中，线圈中感应电流应电流（ ）A.A.沿沿abcdabcd流动流动 B.B.沿沿dcbadcba流动流动C.C.从从到到是沿是沿abcdabcd流动，从流动，从 到到是沿是沿dcbadcba流动流动D.D.从从到到