高中电磁学小总结

-1-高中物理电磁学小总结一、元电荷带电体的电荷量都等于最小电荷量e的整倍数。最小电荷量e就叫做元电荷e=1.6021892*10^-19到现在为止，也许人们都这么认为：分子之间什么都没有。其实大多数情况分子是由原子组成的。如果我们把它转为“原子之间有什么”的话也许会让这个问题更科学。什么是电场？也许很多人都把它忽略了，觉得它只是物理学的一个很小的领域。但我觉得电场是一个非常了不起的东西。他是世界上一切力量之源。他是一切物理、工业、化学、能源、电子、信息、生物等学科研究的本质对象。为什么呢？让我们详细分析一下：1、摩擦力，弹力主要由电场力贡献的；2、分子之间的力由电场力组成；3、生化反应的动力源泉是电场；4、电流，电压由电场力引起；5、光、电磁波由电场引起；6、信息技术也是研究电场的特性。二、电荷量通常，正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。任何带电体所带电量总是等于某一个最小电量的整数倍，这个最小电量叫做基元电荷，也称元电荷，用e表示，1e=1.60217733×10^-19C，在计算中可取e=1.6×10^-19C。它等于一个电子所带电量的多少，也等于一个质子所带电量的多少。国际单位制中电量的基本单位是库仑，量纲为I*T，1库仑=1安培·秒。库仑是电量的单位，符号为C。它是为纪念法国物理学家库仑而命名的。若导线中载有1安培的稳恒电流，则在1秒内通过导线横截面积的电量为1库仑。库仑不是国际标准单位，而是国际标准导出单位。一个电子所带负电荷量库仑（元电荷），也就是说1库仑相当于-2-6.24146×10^18个电子所带的电荷总量。电荷量的公式：Q=It（其中I是电流，单位A；t是时间，单位s）三、电场点电荷电场线静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为有旋电场（也称感应电场或涡旋电场）。静电场是有源无旋场，电荷是场源；有旋电场是无源有旋场。普遍意义的电场则是静电场和有旋电场两者之和。电场是一个矢量场，其方向为正电荷所受电场力的方向。电场的力的性质用电场强度来描述。1、静电场静电场是由静止电荷激发的电场。静电场的电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷。其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点。用电势差描述电场的能的性质，或用等势面形象地说明电场的电势的分布。2、感应电场变化磁场激发的电场叫感应电场或涡旋电场。感涡旋电场磁场变化时线圈产生的感生电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正式这种电场使得闭合回路中产生了感生电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。-3-应电场的电场线是闭合的，没有起点、终点。闭合的电场线包围变化的磁场。3、感应电流产生的条件1).电路是闭合且通的2).穿过闭合电路的磁通量发生变化3).电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动（切割磁感线运动就是为了保证闭合电路的磁通量发生改变）此三个条件中，缺少条件1，则不会产生感应电流，但是感应电动势仍然存在（前提是有磁通量的变化）；若缺少条件2，则必定不会产生感应电动势，也就无感应电流产生；若缺少条件3，则要看清状态，若闭合回路的磁通量发生变化而无切割磁感线，如：闭合线圈静止在磁感应强度变化的磁场中，此时仍然有感应电流产生；若闭合回路的磁通量为发生变化而闭合回路在切割磁感线，则此时回路中无感应电流产生。电磁感应现象中之所以强调闭合电路的“一部分导体”，是因为当整个闭合电路切割磁感线时，左右两边产生的感应电流方向分别为逆时针和顺时针，对于整个电路来讲电流抵消了。电磁感应中的能量关系电磁感应是一个能量转换过程，例如可以将重力势能，动能等转化为电能，热能等四、电场力一,定义：电荷之间的相互作用是通过电场发生的.只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力。二方向：正电荷沿电场线的切线方向，负电荷沿电场线的切线方向的反方向。三计算：电场力的计算公式是F=qE，其中q为点电荷的带电量，E为场强。或由W=Fd，也可以根据电场力做功与在电场力方向上运动的距离来求。电磁学中另一个重要公式W=qU（其中U为两点间电势差）就是由此公式推导得出。五、电场力的功能：-4-由于电场力的作用广泛，它应用到粒子加速器,航天事业中导航修正.对新物质的加工。对物质排列改变.在未来可能是主要动力之一等等。电场力的研究方向：在未来有电场力的存在航空航天事业会得到长足发展，例如利用电场保护层（可以让飞行器更轻）；以及让飞行器依赖电场飞行（而取代现有的发动机）；电场在核物质的衰变起作用（让我们能更好的利用能源）。六、电场强度描述某点电场特性的物理量，符号是E，E是矢量。电场强度简称场强，定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，场强的方向与正检验电荷的受力方向相同。场强的定义是根据电场对电荷有作用力的特点得出的。对电荷激发的静电场和变化磁场激发的涡旋电场都适用。场强的单位是牛／库或伏／米，两个单位名称不同大小一样。场强数值上等于单位电荷在该点受的电场力，场强的方向与正电荷受力方向相同。电场的特性是对电荷有作用力，电场力，正电荷受力方向与方向相同，负电荷受力方向与方向相反。电场是一种物质，具有能量，场强大处电场的能量大。已知电场强度可判定电场对电荷的作用力，电介质(绝缘体)的电击穿与场强大小有关。点电荷的电场强度由点电荷决定,与试探电荷无关.真空中点电荷场强公式:E=k*Q/r^2匀强电场场强公式：E=U/d任何电场中都适用的定义式：E=F/q介质中点电荷的场强：kQ/(r^2)（注：匀强电场。在匀强电场中，场强大小相等，方向相同，匀强电场的电场线是一组疏密相同的平行线.）在匀强电场中，有E=U/d（只适用于匀强电场），U为电势差，单位：伏特/米。电荷在此电场中受到的力为恒力，带电粒子在匀强电场中作匀变速运动。而此电场的等势面与电场线相垂直。电场强度是描述电场的性质的基本物理量，是个矢量。简称场强。规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。按照这个规定，负电荷在该点受的电场力方向与电场强度方向相反。电场的基本特征是能使其中的电荷受到电场力。-5-在电场中某观察点的电场强度E，等于置于该点的静止电荷q'所受的力F与电量q'的比。试验电荷q'的数值应足够小，不改变它所在处的电场。这样，电场强度就等于每单位正电荷所受的力。电场强度的单位应是牛(顿)每库(伦)在国际单位制中，符号为N/C。如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N，这点的电场强度就是1N/C。电场强度的另一单位是伏（特）每米，符号是V/m，它与牛每库相等，即1V/m=1N/C。电场强度的定义是放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值，定义式E=F/q，适用于一切电场；其中F为电场对试探电荷的作用力，q为试探电荷的电荷量。单位N/C。电场强度的方向：电场中某点的场强方向规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向。对于真空中静止点电荷q所建立的电场，可以由库仑定律得出。式中r是电荷q至观察点（或q'）的距离;r是由q指向该观察点的单位矢量,它标明了E的电场。七、高中物理中的电场强度概念①定义：放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值，叫做该点的电场强度。②定义式：E=F/q，F为电场对试探电荷的作用力，q为放入电场中某点的受力电荷（试探电荷）的电荷量。③电场强度的方向：规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向。与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反。④物理意义：描述电场强弱的物理量，描述电场的力的性质的物理量。电场强度的大小取决与电场本身，或者说取决于激发电场的电荷，与电场中的受力电荷无关。⑤适用条件：适用于一切电场。⑥电场强度是矢量。⑦电场的决定式：=kQ/r^2(只适用于点电荷）。其中E是电场强度，k是静电力常量，Q是源电荷的电量，r是源电荷与试探电荷的距离。⑧电场力：F=E*q-6-八、电场线为形象地描述场强的分布，在电场中人为地画出一些有方向的曲线，曲线上一点的切线方向表示该点场强的方向。电场线的疏密程度与该处场强大小成正比。电场是一种物质，电场线是我们人为画出的便于形象描述电场分布的辅助工具，并不是客观存在的。在没有电荷的空间，电场线具有不相交、不中断的特点。静电场的电场线还具有下列特性：1、电场线不闭合，始于正电荷终止于负电荷；2、电场线垂直于导体表面；3、电场线与等势面垂直。感应电场的电场线具有下述特性：1、电场线是闭合的；2、闭合的电场线包围磁感线。知道一个电场的电场线，就可判定场强的方向和大小，就可画出等势面，能判定电势高低(沿电场线方向电势降低)。应该注意，电场线不是电荷的运动轨迹。根据电场线方向能确定电荷的受力方向和加速度方向，不能确定电荷的速度方向、运动的轨迹。电场线是直线时，电荷运动速度与电场线平行，电荷运动轨迹与电场线重合。九、右手安培定理伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线顺着从手心到指尖，大拇指指向导体运动的方向，那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。1.[感应电动势的大小计算公式]：1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝2)E＝BLVsinA(切割磁感线运动)E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直，其中sinA为v或L与磁感线的夹角。｛L:有效长度(m)｝3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝4)E＝B(L^2)ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)，(L^2)指的是L的平方｝-7-2.磁通量Φ＝BS{Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}计算公式△Φ=Φ1-Φ2，△Φ=B△S=BLV△t3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝4.自感电动势E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt｛L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI:变化电流，?t:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)｝特别注意：Φ，△Φ，△Φ/△t无必然联系，E与电阻无关E=n△Φ/△t。电动势的单位是伏V，磁通量的单位是韦伯Wb，时间单位是秒s。十、库仑定律的发现库仑定律可以说是一个实验定律，也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”。假如说它是一个实验定律，库仑扭称实验起到了重要作用，而电摆实验则起了决定作用；即便是这样，库仑仍然借鉴了引力理论，模拟万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系，认为两电荷之间的作用力与两电荷的电量也成正比关系。假如说它是牛顿万有引力定律的推论，那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作。因此，从各个角度考察库仑定律，重新准确的对它进行熟悉，确实是非常必要的。库仑定律：是电磁场理论的基本定律之一。真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式：F=k*(q1*q2)/r^2。库仑定律成立的条件：1.真空中2.静止3.点电荷（静止是在观测者的参考系中静止，中学计算一般不做要求）十一、库仑定律的物理意义-8-(1)描述点电荷之间的作用力，仅当带电体的尺度远小于两者的平均距离，才可看成点电荷(2）描述静止电荷之间的作用力，当电荷存在相对运动时，库仑力需要修正为Lorentz力.但实践表明，只要电荷的相对运动速度远小于光速c，库仑定律给出的结果与实际情形很接近。[例1-1]比较氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力（均为距离平方反比力）据经典理论，基态氢原子中电子的“轨道”半径r≈5.29×10-11米核子的线度≤10-15米,电子的线度≤10-18米,故两者可看成“点电荷”.两者的电量e≈±1.60×10-