高二物理选修3.1知识点

1高二物理选修3.1知识点总结第一章电场基本知识点总结（一）电荷间的相互作用1．电荷间有相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。2．库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力大小为F=kQ1Q2/r2，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。（二）电场强度1．定义式：E=F/q，该式适用于任何电场，E与F、q无关只取决于电场本身，E的方向规定为正点电荷受到电场力的方向。（1）场强的合成：场强E是矢量，求合场强时应遵守矢量合成的平行四边形法则。（2）电场力：F=qE，F与q、E都有关。2．决定式：（1）E=kQ/r2，仅适用于在真空中点电荷Q形成的电场，E的大小与Q成正比，与r2成反比。（2）E=U/d，仅适用于匀强电场。（三）电势能1．电场力做功的特点：电场力对移动电荷做功与路径无关，只与始末位的电势差有关，Wab=qUab2．判断电势能变化的方法（1）根据电场力做功的正负来判断，不管正负电荷，电场力对电荷做正功，该电荷的电势能一定减少；电场力对电荷做负功，该电荷的电势能一定增加。（2）根据电势的定义式U=Ep/q来确定。（3）利用W=q(Ua-Ub)来确定电势的高低。（四）静电平衡：把金属导体放入电场中时，导体中的电荷重新分布，当感应电荷产生的附加电场E与原场强E0叠加后合场强E为零时，即E=E0+E=0，金属中的自由电子停止定向移动，导体处于静电平衡状态。（五）电容1．定义式：C=Q/U=ΔQ/ΔU，适用于任何电容器。2．决定式；C=ES/4πkd，仅适用于平行板电容器。3．对平行板电容器有关的C、Q、U、E的讨论问题有两种情况。对平行板电容器的讨论：kdsc4、UqC、dUE（Ⅰ）、电容器跟电源相连，U不变，q随C而变。d↑→C↓→q↓→E↓E、S↑→C↑→q↑→E不变。（Ⅱ）、充电后断开，q不变，U随C而变。d↑→C↓→U↑→skqsdkdqcdqdUE44不变。E、S↓→C↓→U↑→E↑。（六）、带有粒子的加速度若带电粒子仅受电场力且电场力做正功，其电势能减少功能增加。（1）初速度为零时221mvqU（2）初速度不为零时mvmvqU20221212．带电粒子的偏转：带电粒子仅受电场力作用为初速度v0垂直进入匀强电场，做类平抛运动，此类问题一般都是分解为两个方向的分运动来处理。沿初速度方向做匀速运动：vx=v0，x=v0t沿电场方向做匀加速运动：vy=at，y=at2/2两个分运动的联系桥梁：时间t相等2若偏转电场的电压为U、距离为d，则带电粒子的加速度为a=qU/md，任意时刻的速度为vvvty220侧移量mdqUxy2/220。偏转角θ的正切为mdvqUvvtgxy//020。（七）、电场线与等势面的比较：1、电场线：用来形象描述电场的假想曲线，是由法拉第引入的。理解：①、起始于正电荷（无穷远处），终止于负电荷（无穷远处），不是闭合曲线，不相交。②、电场线上一点的切线方向为该点场强方向。③、电场线的疏密程度反映了场强的大小。④、匀强电场的电场线是平行等距的直线。⑤、沿电场线方向电势逐点降低，是电势最低最快的方向。⑦、电场线并非电荷运动的轨迹。2、电场力做功与电势能的关系：①、通过电场力做功说明：电场力做正功，电势能减小。电场力做负功，电势能增大。②、正电荷：顺着电场线移动时，电势能减小。逆着电场线移动时，电势能增加。负电荷：顺着电场线移动时，电势能增加。逆着电场线移动时，电势能减小。③、求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能④、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。(八)、电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，BAABU（2）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。第二章恒定电流一、电源和电流电流可以由正电荷的定向移动形成，也可以是负电荷的定向移动形成，也可以是由正负电荷同时定向移动形成。习惯上规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。二、电动势1．电源（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。2．电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。（2）定义式：E=W/q（3）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【注意】：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。3．电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。3②内阻（r）:电源内部的电阻。③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.500mA·h表示电池放电电流为500mA时，能放电一小时。对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。三、欧姆定律1.①定律内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。②公式：I=U/R③适应范围：一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液2、导体的伏安特性曲线（1）伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。（2）线性元件：伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件3、导体中的电流与导体两端电压的关系（1）对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。（2）在相同电压下，U/I大的导体中电流小，U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻（R）（3）在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。四、串联电路和并联电路1、串联电路①电路中各处的电流强度相等。I=I1=I2=I3=…②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+…③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。R=R1+R2+R3+…④电压分配：U1/R1=U2/R2U1/R1=U/R⑤n个相同电池（E、r）串联：En=nErn=nr⑥串联电路的功率分配：P=I2RP1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn2、并联电路（1）并联电路中各支路两端的电压相等。U=U1=U2=U3=…（2）电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I1+I2+I3+…（3）并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。（4）电流分配：I1/I2=R1/R2I1/I=R1/R（5）n个相同电池（E、r）并联：En=Ern=r/n（6）并联电路的功率分配：P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U24、分压作用和电压表:如果给电流表串联一个分压电阻,分担一部分电压,就可以用来测量较大的电压了.加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表.5、分流作用和电流表(安培表):并联电阻可以分担一部分电流,并联电阻的这种作用叫做分流作用,作这种用途的电阻又叫做分流电阻.为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流,可能给它并联个分流电阻,分掉一部分电流,这样在测量大电流时,通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig.五、焦耳定律1、电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。W=Iut2、电功率①定义：单位时间内电流所做的功②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。③额定功率和实际功率额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。4实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻和通电时间成正比公式：Q=I2Rt说明：a.(1)式表明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。b.(1)式中各量的单位.4、电功和电热的关系:设问:电流通过电路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流通过电路时也要生热.那么,电流做的功跟它产生的热之间,又有什么关系呢?（1）、纯电阻电路.如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.电功即电流所做的功:W=UIt.电热即电流通过电阻所产生的热量:Q=I2Rt由部分电路欧姆定律:U=IRW=UIt=I2Rt=Q（2）非纯电阻电路.如图所示,电灯L和电动机M的串联电路中,电能各转化成什么能?电流通过电灯L时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能.电流通过电动机M时电功即电流所做的功(电动消耗的电能):W=UIt电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量:Q=I2RtW(=UIt)=机械能+Q(=I2Rt)表明:在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了.UIt＞I2Rt电功表达式:W=UIt≠Q=I2Rt电功率表达式:P=UI≠I2R发热功率表达式:P=I2R≠UI5、应用欧姆定律须注意对应性。（1）选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。（2）公式选取的灵活性。①计算电流，除了用I=U/R外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：I=I1+I2②计算电压，除了用U=IR外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：U=U1+U2③计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P=P1+P2对纯电阻，电功率的计算有多种方法：P=UI=I2R=U2/R以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。六、电阻定律1、电阻定律R=ΡL/S2、电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变化而改变；某些材料的电阻率会随温度的升高而5变大（如金属材料）；某些材料的电阻率会随温度的升高而减小（如半导体材料、绝缘体等）；而某些材料的电阻率随温度变化极小（如康铜合金材料）3、式中ρ是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。4、纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料.改变电阻可以通过改变导体的长度，改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。5、材料的电阻率跟温度有关系：各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体七、闭合电路的欧姆定律E=U+U′，I=εRr或E=IR+Ir，都称为闭合电路欧姆定律。式中：E：若电源是几个电池组成的电池组，应为整个电池组