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高中物理电学知识点小结

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高中物理电学知识点小结

一、电场  
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍  
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),  
r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}  
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}  
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}  
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}  
6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}  
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q  
8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),  
UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}  
9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}  
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}  
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)  
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}  
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)  
常见电容器  
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2  
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)  
类平 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)  
抛运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m  
注:  
(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;  
(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;
3)常见电场的电场线分布要求熟记;  
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;  
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,  
导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;  
(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;  
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;  
(8)其它相关内容:静电屏蔽/示波管、示波器及其应用等势面。  

二、恒定电流  
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}  
2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}  
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}  
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外  
{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}  
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}  
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}  
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R  
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总  
{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}  
9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)  
电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+  
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+  
电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3  
功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+  
10.欧姆表测电阻  
(1)电路组成 (2)测量原理  
 两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得  
 Ig=E/(r+Rg+Ro)  
 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为  
 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)  
 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小  
 (3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。  
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。  
11.伏安法测电阻  
电流表内接法: 电流表外接法:  

电压表示数:U=UR+UA 电流表示数:I=IR+IV  
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
选用电路条件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 选用电路条件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]  
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法  
限流接法  

电压调节范围小,电路简单,功耗小 电压调节范围大,电路复杂,功耗较大  
便于调节电压的选择条件Rp>Rx 便于调节电压的选择条件Rp
注1)单位换算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω  
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;  
(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;  
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;  
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);  
(6)其它相关内容:电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册P127〕。  

三、磁场  
1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量,单位T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(注:L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}  
3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪{f:洛仑兹力(N),q:带电粒子电量(C),V:带电粒子速度(m/s)}  
4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):  
(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0  
(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB  
;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);  
©解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。  
注:(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;  
(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;  
(3)其它相关内容:地磁场/磁电式电表原理/回旋加速器/磁性材料  

四、电磁感应  
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=BLV垂(切割磁感线运动) {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=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}  
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)}  
3.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)}  
注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点;  
(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:1H=103mH=106μH。  
(4)其它相关内容:自感/日光灯。  

五、交变电流(正弦式交变电流)  
1.电压瞬时值e=Emsinωt 电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)  
2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总  
3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2  
4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系  
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出  
5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损′=(P/U)2R;  
(P损′:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻);  
6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);  
S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。  
注:(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:ω电=ω线,f电=f线;  
(2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;  
(3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;  
(4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,  
当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;  
(5)其它相关内容:正弦交流电图象/电阻、电感和电容对交变电流的作用。

 

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