高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識總結(jié)
物理在絕大多數(shù)的省份既是會考科目又是高考科目,在高中的學(xué)習(xí)中占有重要地位。下面為大家推薦了高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識,請大家仔細閱讀,希望你喜歡。
電磁學(xué)內(nèi)容包括靜電場、穩(wěn)恒電流、磁場、電磁感應(yīng)、交流電、電磁振蕩和電磁波。
一、重要概念和規(guī)律
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1、兩種電荷、電量(q)
自然界只存在兩種電荷。用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒上帶的電荷叫做負電荷。注意:兩種物質(zhì)摩擦后所帶的電荷種類是相對的。電荷的多少叫電量。在SI制中,電量的單位是C(庫)。
2、元電荷、點電荷、檢驗電荷
元電荷是指一個電子所帶的電量e=1.6×10—19C。點電荷是指不考慮形狀和大小的帶電體。檢驗電荷是指電量很小的點電荷,當它放入電場后不會影響該電場的性質(zhì)。
3、電場、電場強度(E)、電場力(F)
電場是物質(zhì)的一種特殊形態(tài),它存在于電荷的周圍空間,電荷間的相互作用通過電場發(fā)生。電場的基本特性是它對放入其中的電荷有電場力的作用。電場強度是反映電場的力的性質(zhì)的物理量。
描述電場強度有幾種方法。
其一,用公式法定量描述;定義式為E=F/q,適用于任何電場。真空中的點電荷的場強為E=kq/r2。勻強電場的場強為E=U/d。要注意理解:
、賵鰪娛请妶龅囊环N特性,與檢驗電荷存在與否無關(guān)。
、贓是矢量。它的方向即電場的方向,規(guī)定場強的方向是正電荷在該點受力的方向。
、圩⒁鈪^(qū)別三個公式的物理意義和適用范圍。
、軒讉電場疊加計算合場強時,要按平行四邊形法則求其矢量和。
其二,用電場線形象描述:電場線的密(疏)程度表示場強的強(弱)。電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向。勻強電場中的電場線是方向相同、距離相等的互相平行的直線。要注意:
a、電場線是使電場形象化而假想的線。
b、電場線起始于正電行而終止于負電荷。
c、電場中任何兩條電場線都不相交。電場力是電荷間通過電場相互作用的力。正(負)電荷受力方向與E的方向相同(反)。
4、電勢能(B)、電勢(U)、電勢差(UAB)
電勢能是電荷在電場中具有的勢能。要注意理解:
①物理意義;電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。
、陔妱菽苁窍鄬Φ,通常取電荷在無限遠處的電勢能為零,這樣,電勢能就有正負。
、垭妶隽﹄姾伤龅恼ㄘ摚┕偟扔陔姾呻妱菽艿臏p少(增加),即WAB=εA—εB。(A點電勢高于B點)。
、茈妶隽σ苿与姾勺龉Γ桓姾傻氖、末位置有關(guān),跟具體路徑無關(guān)。
電勢是反映電場的能的性質(zhì)的物理量。描述電勢有幾種方法。其一,用公式法定量描述:電場中某點的電勢定義為U=ε/q。要注意理解:
①電勢是電場的一種特性,與檢驗電荷存在與否無關(guān)。
、陔妱菔菢肆。
、墼赟I制中的單位:1V=1J/C。
、茈妱菔窍鄬Φ模ǔHo限遠處(或大地)的電勢為零,這樣,電勢就有正負。
⑤幾個電場疊加計算合電勢時,只需求各個電場在該點產(chǎn)生的電勢的代數(shù)和。
其二,用等勢面形象描述:任意兩個等勢面不能相交。等勢面與電力線垂直。不同等勢面的電勢沿電力線方向逐漸降低。任何相鄰兩等勢面間的電勢差相等,場強大(。┑牡胤降葎菝骈g的距離小(大)。在同一等勢面上的任何兩點間移動電荷時,電場力不做功。在勻強電場中的等勢面是一族限電力線垂直的平面。
電勢差指電場中兩點間的電勢的差值,有時又叫做電壓。表示為UAB=UA—UB。注意:
、匐妶鲋袃牲c間的電勢差值是絕對的。電場中某點的電勢實際上是指該點與無窮遠處間的電勢差。
、陔妱莶钣姓,UAB=—UBA。
5、電客(C)
電容器的電容定義為C=Q/U。注意理解:
、匐娙菔潜碚麟娙萜魈匦缘奈锢砹俊τ诮o定的電容器,C一定。
、陔娙萜魉鶐щ娏恐该總導(dǎo)體(或極板)所帶電量的絕對值。
、垭娙萜鞯碾娙葜谎鬯慕Y(jié)構(gòu)(兩個導(dǎo)體的大小、形狀、相對位置)、介質(zhì)性質(zhì)有關(guān),而與它所帶的電量q和電勢差U無關(guān)。
、芷叫邪咫娙萜鞯碾娙軨=εS/4πkd,表示C與介電常數(shù)ε成正比,跟正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比。
、蓦娙萜鞯念~定電壓應(yīng)低于擊穿電壓。
6、電流強度(I)
電流強度是表示電流強弱的物理量。定義為I=q/t,要注意理解:
①電流的形成:電荷的定向移動。
、趯(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件:
一是要有可移動的電荷;
二是保持導(dǎo)體兩端的電勢差(如電源)。
、垭娏鞯姆较颍阂(guī)定正電荷的移動方向為電流方向。在外(內(nèi))電路電流從電源的正(負)極流向負(正)極。
、軐(dǎo)體中自由電子定向移動速率并不快,電流的傳導(dǎo)速率即電場的傳播速率等于光速。
7、電阻(R)、電阻率(ρ)、超導(dǎo)體
電阻是表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用的物理量,定義為R=U/I,其單位根據(jù)歐姆定律規(guī)定是歐姆,即1歐=1伏/安。電阻是導(dǎo)體的一種特性。電阻率是反映材料導(dǎo)電性好壞的物理量,根據(jù)電阻定律定義為ρ=RS/l,單位是歐姆“Ω·m”,各種材料的電阻率都隨溫度而變化,金屬的電阻率隨溫度的升高(降低)而增大(減。。當溫度降低到絕對零度附近時某些金屬、合金和化合物的電阻率會突然減小為零,此謂超導(dǎo)現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的導(dǎo)體叫做超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的電阻為零。
8、電功(W)電熱(Q)、電功率(P)
電功是描述電路中電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的物理量。可表示為W=UIt。在純電阻電路中,W=UIt=I2Rt=U2t/R。電功的實用單位1干瓦小時(度)=3.6×106焦。電熱指電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。在純電阻電路里,W=Q,即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在非純電阻(如含電動機、電解槽等用電器)電路里,w>Q;電功率是描述電流做功快慢的物理量,可表示為P=W/t=UI。在純電阻電路中,P=UI=I2R=U2/R。
9、電源、電動勢(ε)、路端電壓(U)
電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對于給定的電源,電動勢、內(nèi)電阻和允許通過的最大電流一定。電動勢是表征電源特性的物g量之一。要注意理解:
①S是由電源本身所決定的,跟外電路的情況無關(guān)。
、讦诺奈锢硪饬x;電動勢在數(shù)值上等于路中通過1庫侖電量時電源所提供的電能。
③注意區(qū)別電動勢和電壓的概念。電動勢是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的'物理量,是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量,是反映電場力做功的特性。
路端電壓是外電路兩端的電壓?杀硎緸椋篣=ε—U(U=Ir)。要明確:
、賃隨I的變化規(guī)律。當I增大時,U減;當I=0時,U=ε。
②U隨R的變化規(guī)律:當R增大(減。⿻r,U隨著增大(減。┊擱→∞(斷路)時,U=ε(據(jù)此原理可用伏特計直接測ε)。當R→0(短路)時,U→0,此時有I=ε/r,電流很大。
10、磁性、磁體、磁極、磁化
磁性指物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。具有磁性的物體叫磁體。磁體上最強的部分叫磁極,指南(北)的磁極叫南(北)極,用S(N)表示。磁化指使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程。
11、磁場、磁感強度(B)
磁場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì),它存在于磁體周圍的空間,磁體間的相互作用通過磁場發(fā)生。磁場的基本特性是它對放入其中的電流(或磁極)有磁場力的作用。磁感強度是反映磁場的力的性質(zhì)的物理量。描述磁感強度有幾種方法。
其一,用公式定量描述。定義式為B=F/Il。要注意理解:
①B是磁場的一種特性,與磁場力F、電流強度I、導(dǎo)線長度l無關(guān)。B不是電流I所產(chǎn)生的磁場。
、贐是矢量。它的方向即圍場的方向,規(guī)定B的方向是磁針N極在該點受力的方向。
、墼赟I制中,B的單位為(T)特斯拉。
其二,用磁感線描述:磁感線的密(疏)程度表示磁場的強弱。磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。勻強磁場中的磁感線是方向相同的距離相等的互相平行的直線;直線電流磁場的磁力線是以導(dǎo)線上各點為圓心的在限導(dǎo)線垂直的平面上的同心圓,通電螺線管磁場的磁力線與條形磁鐵相似。要注意:
a、磁感線是使磁場形象化而假想的線。
b、磁感線是閉合曲線,在磁體外(內(nèi))部,從N(S)極到S(N)極。
、鄞艌鲋腥魏蝺蓷l磁力線都不相交。
12、磁通量(Φ)
為了研究穿過某一個面上的磁場,定義磁通量Φ=BScosθ要理解:
、龠m用于勻強磁場。
、谖锢硪饬x:穿過磁場中某個面的磁感線條線。
、郐葹樗芯康钠矫娴姆ň與B的夾角。
、艽磐坑姓摗
、菰赟I制中的單位為韋伯(Wb),⑤由B=Φ/S,常稱磁通密度。
13、電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動勢(ε)、感應(yīng)電流(I)
電磁感應(yīng)是指利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。要注意理解;
①產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源。
②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與電路是否閉合無關(guān),而產(chǎn)生感應(yīng)電流必需閉合電路。
、郛a(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種敘述是等效的,即閉合電路的一部分導(dǎo)體作切割磁力線運動與穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變化等效。
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