高中选修3-1-2电与磁物理知识点

第一章、电场一、电荷：1、自然界中有且只有两种电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。2、电荷守恒定律：电荷既不会创造，也不会消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一个部分转移到另一个部分。“起电”的三种方法：摩擦起电，接触起电，感应起电。实质都是电子的转移引起：失去电子带正电，得到电子带等量负电。3、电荷量Q：电荷的多少元电荷：带最小电荷量的电荷。自然界中所有带电体带的电荷量都是元电荷的整数倍。密立根油滴实验测出：e=1.6×10—19C。点电荷：与所研究的空间相比，不计大小与形状的带电体。库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。公式：k=9×109N·m2/C2二、电场：1、电荷间的作用通过电场产生。电场是一种客观存在的一种物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。2、电场强度E：放入电场中的电荷所受电场力与它的电荷量q的比。E=F/q单位：N/C或V/mE是电场的一种特性，只取决于电场本身，与F、q等无关。普通电场场强点电荷周围电场场强匀强电场场强公式E=F/qE=U/d方向与正电荷受电场力方向相同与负电荷受电场力方向相反沿半径方向背离+Q沿半径方向指向—Q由“+Q”指向“—Q”大小电场线越密，场强越大各处场强一样大3、电场线：形象描述场强大小与方向的线，实际上不存在。疏密表示场强大小，切线方向表示场强方向。一率从“+Q”指向“—Q”。正试探电荷在电场中受电场力顺电场线，负电荷在电场中受电场力逆电场线。电场线的轨迹不一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有电场线为直线，带电粒子初速度为零时，两条轨迹才重合。任意两根电场线都不相交。4、静电平衡时的导体净电荷只分布在外表面上，内部合场强处处为零。导体是一个等势体。三、电势与电势能：1、电势差U：将电荷q从电场中的一点A移至B点时，电场力对电荷所做的功WAB与电荷q的比。U=WAB/q。电势差是一个标量。公式中的三个物理量计算时要注意“+，—”符号。U=WAB/q只取决于电场两点位置，与W、q等无关。单位：V2rQqkF2rQkE电势φ：将电荷q从电场中的一点A移至无穷远时，电场力对电荷所做的功W与电荷q的比。通常取大地与无穷远处为零电势点。单位：V电势差的大小与零电势点的选取无关，只与电场中的两点位置有关；电势的大小与零电势点的选取有关。UAB=φA—φB2、沿着电场线的方向，电势越来越低。电场线方向为电势降低最快的方向。顺电场线方向算电势差为“+”，逆电场线方向算电势差为“—”。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。3、电子伏（eV）是电功、电势能的单位。1eV=1.6×10—19J。4、在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。等势面一定电场线垂直。电场线的方向由高等势面指向低等势面。等势面越密，场强越大。例：作出上面几个图中的等势面。四、电容C：1、电容C：任何两个彼此绝缘的又相隔很近的物体组成电容。2、计算方法：电容器所带电荷量Q与电容器两极板电压的比。电容表示电容器容纳电荷的本领，与Q、U等无关。额定电压：电容器长期工作时所能承受的最大电压。击穿电压：击穿电容器的电介质使电容器损坏的电压。U额定U击穿3、单位：法拉（F）。1F=106μF=1012pF4、平行板电容器的电容计算公式：例：一个两个极板分别带±1.6×10—10C的电容，电容量为5pF，两极板电压U是，将两极板用导线连接后，带电量是，两极板电压U是，电容量是，拿走导线后带电量是，两极板电压U是，电容量是。例：电容量改变后各个物理量的更变。改变情况电容电荷量Q=CU电压U=Q/C场强E=U/dd变大d变大五、带电粒子在电场中的运动：UQUQCkdSC4kdSC4dmqUmqEmFa2122202224221dULUmdvqLUaty12202002dULUmdvqLUvatvvtgytgLy2电荷飞出偏转电场时，好象是从偏转电场中点沿直线飞出似的。讨论：当v0一样时，只要q/m相同时，y,tgφ相同当1/2mv02一样时，只要q相同时，y,tgφ相同当mv0一样时，只要q/v0相同时，y,tgφ相同无论带电粒子q、m如何，只要U1、U2不变，y,tgφ相同1、带电粒子在U（U1）的加速：W=ΔEk1/2mv2=qU式中，U是两极电压，电场不一定是匀强电场。2、带电粒子在U2中的偏转：类似平抛mqUv20vLt第二章、恒定电流一、电荷定向移动形成电流。1、形成电流的条件：要有自由电荷，导体两端存在电压。即：自由电荷在电场力的作用下定向移动。2、电流方向：正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向。3、电流（I）：单位时间内流过导体横截面积的电荷量。I=q/tq表示电荷量，t表示通电时间I=nqvSn：单位体积内的自由电荷数q：自由电荷的电荷量v：电荷定向移动的速率（非常小，数量级10—5m/s）S：导体横截面积国际单位：安培（A）1AmA1mA=103μA4、电流I是标量，不是矢量。二、欧姆定律：1、部分电路欧姆定律：导体中的电流与这段导体的两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。公式：I=U/R适用条件：金属、电解液、纯电阻，对气态导体、晶体管等不适用。2、闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。I=E/（R+r）当外电阻增大，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小，电流增大，路端电压减小。当电路开路时，根据U=E-Ir，此时，U=E；当电路短路时，E=Ir。3、电阻（R）：导体对电流阻碍作用的大小。公式：。R与U、I无关，是导体的一种特性决定导体电阻大小的因素——导体的电阻定律：ρ：导体的电阻率，ρ越大表示导体导电能力越差。ρ的国际单位：Ω·ml表示导体的长度，S表示导体的横截面积。相同条件下，温度越高导体的ρ越大。超导现象：当温度足够低（有的接近于绝对零度），导体的ρ变为零。半导体：相同条件下，温度越高导体的ρ越小。三、串、并联电路基本关系式：电流关系电压关系电阻关系n个相同的电阻比例关系串联I=I1=I2U=U1+U2用电器分电压，电阻越大，分压越多。R=R1+R2R总=nR0相当于增加导体长度总电阻大于分电阻并联I=I1+I2用电器分电流，电阻越大，分流越少。U=U1=U2相当于增加导体横截面积总电阻小于分电阻四、电功与热功，电功率与热功率：电功W：电场力对自由电荷所做的功，俗称电流做功。国际单位：焦耳（J）电功率P：电流在单位时间内所做的功。国际单位：瓦特（W）用电器正常工作时的电功率为额定功率，此时的电压为额定电压，电流为额定电流。功能转换电功、电功率电热、热功率纯电阻电路电功全部转化为内能Q=WP热=PSlR21212121RRUUPPWW21111RRR2121RRRRR12212121RRIIPPWWnRR0总tRURtIUItPtW22RURIUttWP22IUIUR非纯电阻电路W机=W-Q=UIt-I2RtP机=P-P热=UI-I2R电功部分转化为内能，其余为机械能。Q=I2RtP热=I2R注意：线性电路，欧姆定律成立；非线性电路，欧姆定律不成立。W=UIt用于求任何电路中的总电功，Q=I2Rt用于求任何电路中的焦耳热。五、电流表与电压表：1、小量程电流表G原理：磁场对其中的电流有力的作用。表头内阻：电流表G的电阻r。满偏电流：指针偏转到最大刻度时的电流Ig。满偏电压：指针偏转到最大刻度时的电压Ug。Ug=Igr2、大量程的电流表与电压表：类型Rx的作用计算方法电流表分流电压表分压3、伏安法测量电阻：原理：R=U/I电流表外接法电流表内接法RX＜＜RVRX＞＞RA实际测量，RX偏小，IX偏大实际测量，RX偏大，UX偏大4、欧姆表：直接测量电阻值的电表。原理图：如图。注意：黑笔接内电源的正极。使用注意点：每次测量前先使红、黑表笔相碰，调节调零电阻RP，使指针指在零刻度。第三章、磁场UItPtWUttWPXggXIIRRgXgXUURR一、磁场：1、基本性质：对放入其中的磁极、电流有力的作用。磁极间、电流间的作用通过磁场产生，磁场是客观存在的一种特殊形态的物质。2、方向：放入其中小磁针N极的受力方向（静止时N极的指向）放入其中小磁针S极的受力的反方向（静止时S极的反指向）3、磁感线：形象描述磁场强弱和方向的假想的曲线。磁体外部：Ｎ极到Ｓ极；磁体内部：Ｓ极到Ｎ极。磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向；磁感线的疏密表示磁场的强弱。４、安培定则：（右手四指为环绕方向，大拇指为单独走向）导体的种类磁场形状判断方法通电直导线以导线为中心的各簇互相平行的同心圆。右手握住导线，大拇指指向与电流方向一致，四指绕向为磁感线的方向。矩形、环形电流各簇围绕环形导线的闭合曲线，中心轴上，磁感垂直环形平面。右手绕向与环形电流方向一致，大拇指方向为环形电流内部的磁场方向。通电螺线管外部类似于条形磁体的磁场，内部为匀强磁场。右手握住螺线管，四指绕向与电流绕向一致，大拇指指向为磁场的Ｎ极。二、安培力：１、定义：磁场对电流的作用力。２、计算公式：Ｆ＝ＩＬＢsinθ＝Ｉ⊥ＬＢ式中：θ是Ｉ与Ｂ的夹角。电流与磁场平行时，电流在磁场中不受安培力；电流与磁场垂直时，电流在磁场中受安培力最大：Ｆ＝ＩＬＢ0≤F≤ＩＬＢ３、安培力的方向：左手定则——左手掌放入磁场中，磁感线穿过掌心，四指指向电流方向，大拇指指向为通电导线所受安培力的方向。三、磁感应强度Ｂ：１、定义：放入磁场中的电流元与磁场垂直时，所受安培力Ｆ跟电流元ＩＬ的比值。２、公式：磁感应强度Ｂ是磁场的一种特性，与Ｆ、Ｉ、Ｌ等无关。注：匀强磁场中，Ｂ与Ｉ垂直时，Ｌ为导线的长度；非匀强磁场中，Ｂ与Ｉ垂直时，Ｌ为短导线长度。３、国际单位：特斯拉（Ｔ）。４、磁感应强度Ｂ是矢量，方向即磁场方向。磁感线方向为Ｂ方向，疏密表示Ｂ的强弱。５、匀强磁场：磁感应强度Ｂ的大小和方向处处相同的磁场。磁感线是分布均匀的平行直线。例：靠近的两个异名磁极之间的部分磁场；通电螺线管内的磁场。电场强度Ｅ磁感应强度ＢILFBqBmvrqBmT222dqBmqUmqBmvrUqdBm822mUUUqvnn)(221交变TqBmT2相同点都是客观存在的描述场的特殊物理量，都是矢量，叠加时遵循“平行四边形”法则。不同点电场强度Ｅ磁感应强度Ｂ引入用试探电荷q用试探电流元ＩＬ定义Ｅ＝Ｆ／q，Ｅ与Ｆ、q无关Ｂ＝Ｆ／ＩＬ，B与F、I、L无关。单位N/C或V/mT形象描述电场线磁感线两线切线方向为场方向，疏密表示场的强弱。不封闭曲线，从“+Q”指向“—Q”封闭曲线，外部从N指向S，内部从S指向N场力F电场力F=qE由电荷作用判断方向安培力F=I⊥LB左手定则判断方向匀强场E一定B一定两线均为分布均匀的平行直线四、电流表（辐向式磁场）线圈所受力矩：M=NBIS∥=kθ五、磁场对运动电荷的作用：1、洛伦兹力：运动电荷在磁场中所受的力。2、方向：用左手定则判断——磁感线穿过掌心，四指所指为正电荷运动方向（负电荷运动的反方向），大拇指所指方向为洛伦兹力方向。3、大小：F=qv⊥B4、洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变电荷的运动方向，不对电荷做功。5、电荷垂直进入磁场时，运动轨迹是一个圆。轨道半径只与粒子的m、v、q有关。轨道周期只与粒子的m、q有关，而与粒子的r、v等无关。质谱仪：不同的谱线半径可知粒子的质量：六、加速器：1、直线加速器：2、回旋加速器：七、安培分子电流假说：磁体内部有环形分子电流，分子电流取向大致相同时，形成磁体。sVACVAJmmANmTWb11111122tNEttILE第四章、电磁感应一、磁通量（）：1、定义：磁感应强度B与磁场垂直面积S的的乘积。表示穿过某一面积的磁感应线的条数。只要穿过面积