大學(xué)物理下冊(cè)基本概念及規(guī)律(百)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大學(xué)物理下冊(cè)B基本概念及規(guī)律總結(jié)1 點(diǎn)電荷的模型點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體的形狀和大小與它們之間的距離相比可以忽略時(shí)，可以把帶電體看作點(diǎn)電荷。對(duì)點(diǎn)電荷模型應(yīng)注意：（1）點(diǎn)電荷概念和大小具有相對(duì)意義，即它本身不一定是很小的帶電體。只要兩個(gè)帶電體的線度與它們之間距離相比可忽略，就可把它們簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷，另外，當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)到帶電體的距離比帶電體的線度大得多時(shí)也可以把帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷。（2）點(diǎn)電荷是具體帶電體（其形狀沒有限制）抽象出來(lái)的理想化模型，所以不能把點(diǎn)電荷當(dāng)作帶電小球。（3）點(diǎn)電荷不同于微小帶電體。因帶電體再小也有一定的形狀和電荷分布，還可以繞通過(guò)自身的任意軸轉(zhuǎn)動(dòng)，點(diǎn)電荷則不同。（4

2、）一個(gè)帶電體在一些問(wèn)題中可簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷，在另一些問(wèn)題中則不可以。如討論帶電體表面附近的電性質(zhì)時(shí)就不能把帶電體簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷。2 庫(kù)侖定律的適用范圍， 表示對(duì)作用，由指向的矢量。適用條件：（1）真空中。（2）點(diǎn)電荷之間（相對(duì)觀察者靜止的電荷）。（3）當(dāng)空間有兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷時(shí)，作用在某一點(diǎn)電荷上的總靜電力等于其它各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該電荷所施加靜電力的矢量和電場(chǎng)力的疊加原理。3 特殊電場(chǎng)、磁場(chǎng)的基本公式電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算由疊加原理和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式原則上可以求出任意帶電系統(tǒng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分布。對(duì)點(diǎn)電荷系 ,任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)：對(duì)電荷連續(xù)分布的帶電體，任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 當(dāng)電荷為線分布，為線電荷密度，積分應(yīng)遍及整

3、個(gè)帶電導(dǎo)線。當(dāng)電荷為面分布，為面電荷密度，積分應(yīng)遍及整個(gè)帶電曲面。當(dāng)電荷為體分布，為體電荷密度，積分應(yīng)遍及整個(gè)帶電體。 磁場(chǎng)強(qiáng)度 在應(yīng)用安培環(huán)路定理時(shí)為避免出現(xiàn)分子電流項(xiàng)，引入的輔助矢量： ，單位為。在各向同性介質(zhì)中，稱為磁化率，是一個(gè)純數(shù)。順磁質(zhì)中，抗磁質(zhì)中。由此和的關(guān)系為 ：，稱為介質(zhì)的磁導(dǎo)率。磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算直電流在空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線在空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)圓電流在軸線上各點(diǎn)的磁場(chǎng)圓電流在圓心處的磁場(chǎng)載流長(zhǎng)圓柱體的磁場(chǎng)均勻密繞螺線管軸線上的磁場(chǎng)，其中，而為單位長(zhǎng)螺線管的匝數(shù)；均勻密繞無(wú)限長(zhǎng)螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)；這些計(jì)算公式在求解問(wèn)題時(shí)可以直接使用。4 場(chǎng)強(qiáng)疊加原理（電、磁）電場(chǎng)的疊

4、加原理:點(diǎn)電荷系在空間任意一點(diǎn)產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)，等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，即空間任一點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng) 磁場(chǎng)的疊加原理:該原理表明多個(gè)電流在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，等于各電流單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的矢量和。 5 靜電場(chǎng)的環(huán)流定理、高斯定理（真空介質(zhì)）靜電場(chǎng)的環(huán)流定律 與靜電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)的結(jié)論是等價(jià)的，說(shuō)明靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)，靜電力是保守力，可以引入電勢(shì)能和電勢(shì)的概念。高斯定理 e式中，表示通過(guò)場(chǎng)中任意閉合曲面的電通量。表示閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和，這些電荷可以是自由電荷，也可以是束縛電荷。6 電偶極子在中垂線或延長(zhǎng)線上的場(chǎng)電偶極子產(chǎn)生的場(chǎng) （延長(zhǎng)線上）， （中垂面上）。7 靜電場(chǎng)能量

5、、磁場(chǎng)能量密度表達(dá)式靜電場(chǎng)能量密度， 內(nèi)靜電場(chǎng)總能量。磁場(chǎng)的能量一個(gè)載流線圈，在通電過(guò)程中，電源克服線圈上自感電動(dòng)勢(shì)作功，因而載流線圈中具有能量： 磁能密度 建立電流的過(guò)程也是建立磁場(chǎng)的過(guò)程，實(shí)際上能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，單位體積中磁場(chǎng)能量（磁能密度）為： 整個(gè)磁場(chǎng)的能量為：，式中為磁場(chǎng)所占的空間體積。8 電容器能量的普遍公式孤立導(dǎo)體或電容器儲(chǔ)存的能量 9電容器串、并聯(lián)串聯(lián)的特點(diǎn)：各電容器的極板上所帶電量相等，總電勢(shì)差為各電容器上電勢(shì)差之和。等效電容由進(jìn)行計(jì)算。并聯(lián)的特點(diǎn)：電容器兩極板間的電勢(shì)差相等，不同電容器的電量不等，電容大者電量多。等效電容為各串聯(lián)電容器的電容之和，。10、極化電荷面密度 在外

6、電場(chǎng)中，電介質(zhì)會(huì)極化，在局部會(huì)出現(xiàn)極化電荷。對(duì)于均勻介質(zhì)，一般其內(nèi)部無(wú)極化電荷，極化電荷只出現(xiàn)在表面或界面上，這可用極化電荷面密度來(lái)描寫。外電場(chǎng)越強(qiáng)，介質(zhì)被極化的程度越強(qiáng)烈，點(diǎn)極化強(qiáng)度P也就越大，同時(shí)電解質(zhì)表面或者界面上出現(xiàn)的極化電荷也就越多。所以說(shuō)，電極化強(qiáng)度P與極化電荷面密度有某種關(guān)系，如下：對(duì)于同性均勻電介質(zhì)的極化，電介質(zhì)表面某處極化電荷密度的大小與該處電極化強(qiáng)度P在表面法線上的分量值相同，即：=P·cos=P·en在兩種電介質(zhì)的界面張也會(huì)出現(xiàn)極化電荷。在電極化強(qiáng)度為P1的電介質(zhì)一側(cè)有極化電荷1=P1·en1，在電極化強(qiáng)度為P2的電介質(zhì)一側(cè)有極化電荷2=P2

7、·en2，故，總的極化電荷面密度= P1·en1+ P2·en2，考慮到en1=- en2，有：= （P1 P2 ）·en111、畢奧·薩法爾定律 磁場(chǎng)力公式 畢奧薩伐爾定律 式中為電流元矢量，方向沿電流的正方向，為真空磁導(dǎo)率，為電流元所在處到場(chǎng)點(diǎn)的位置矢量。從該定律可以直接得到在直電流的延長(zhǎng)線和反向延長(zhǎng)線上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。它是求解磁場(chǎng)的基本規(guī)律。從電流元的磁場(chǎng)出發(fā)，利用場(chǎng)疊加原理得到計(jì)算線電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的公式應(yīng)用上式在教材中導(dǎo)出了一些電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的計(jì)算公式，包括：一段直電流在空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)；無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線在空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)；圓電流

8、在軸線上各點(diǎn)的磁場(chǎng)；圓電流在圓心處的磁場(chǎng)；載流長(zhǎng)圓柱體的磁場(chǎng)；均勻密繞螺線管軸線上的磁場(chǎng)，其中，而為單位長(zhǎng)螺線管的匝數(shù)；均勻密繞無(wú)限長(zhǎng)螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)；這些計(jì)算公式在求解問(wèn)題時(shí)可以直接使用。磁場(chǎng)力公式（洛倫茲力）：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，可得，磁場(chǎng)力F=q·v×B安培定律電流元在磁場(chǎng)中受磁力作用：該定律是計(jì)算磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生作用的基本定律。一段任意形狀載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力為。應(yīng)用上式時(shí)，應(yīng)該注意載流導(dǎo)線上各點(diǎn)的磁場(chǎng)是否均勻及磁力的分布特點(diǎn)。如果載流導(dǎo)線上各點(diǎn)的磁場(chǎng)相等，并且載流導(dǎo)線是一段直電流，可以先求出導(dǎo)線處的磁場(chǎng)，然后用公式求出結(jié)果；如果載流導(dǎo)線上各點(diǎn)所受的磁力的大小不同，但

9、方向相同，可以先在載流導(dǎo)線上取一小線段，求出段電流所受的磁力，然后通過(guò)標(biāo)量積分得結(jié)果；如果載流導(dǎo)線上各點(diǎn)所受的磁力的大小不同，方向分布在一個(gè)平面上，可以先在載流導(dǎo)線上取一電流元，求出其所受的磁力，然后建立平面直角坐標(biāo)，積分求出磁力分量，最后合成，求得載流導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力。12、霍耳效應(yīng) 把一載流導(dǎo)體薄板放在磁場(chǎng)中時(shí)，如果磁場(chǎng)方向垂直于薄板平面，則在薄板的S1和S2兩側(cè)面之間會(huì)出現(xiàn)微弱電勢(shì)差，這一現(xiàn)象成為霍耳效應(yīng)，相應(yīng)電勢(shì)差成為霍耳電勢(shì)差。它的大小與電流I以及磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，而與薄片沿磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上的厚度b成反比：VH=RH·BI/b,式中RH是一常量，成為霍爾系數(shù)，他與導(dǎo)體的

10、材料有關(guān)。 在發(fā)現(xiàn)霍耳效應(yīng)后100年之后，德國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子霍耳效應(yīng)。量子霍爾效應(yīng)是指在強(qiáng)磁場(chǎng)和極低溫條件下，霍耳電導(dǎo)率H=I/VH=n·q·d/B并不隨著B連續(xù)變化，而是以e2/h的整數(shù)倍跳躍的變化。13、順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)概念 設(shè)某電流分布系統(tǒng)在真空中激發(fā)的磁場(chǎng)為B0，那么將同一電流分布系統(tǒng)放置在無(wú)限大均勻和各項(xiàng)同性的磁介質(zhì)中，磁化了的磁介質(zhì)就會(huì)激發(fā)磁場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)告訴我們，此時(shí)總磁場(chǎng)與原來(lái)的磁場(chǎng)關(guān)系：B=rB0，式中r稱為磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率。r<1，磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由于磁介質(zhì)的存在而被削弱了，這類介質(zhì)就是抗磁質(zhì)；r>1, 磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由于磁介

11、質(zhì)的存在而增強(qiáng)了，這類介質(zhì)就是順磁質(zhì)；r>>1，磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由于磁介質(zhì)的存在了成千上萬(wàn)倍，這類磁介質(zhì)稱為鐵磁質(zhì)，而r=0時(shí)磁介質(zhì)具有完全抗磁性，例如當(dāng)物體處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，就具有此特性。14、鐵磁質(zhì)性質(zhì) 鐵磁質(zhì)具有如下性質(zhì)：（）與不成比例關(guān)系，不是常數(shù)，與有關(guān)，與磁化歷史有關(guān)；（）有剩磁現(xiàn)象；（）有一臨界溫度（居里點(diǎn)），超過(guò)此溫度時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾刨|(zhì)。15、平面電磁波的基本性質(zhì)（1）電磁波是橫波：振動(dòng)與振動(dòng)相互垂直，波速沿方向，三者成右螺旋關(guān)系；（2）線偏振性：和分別在各自確定的平面內(nèi)振動(dòng)；（3）同步性：振動(dòng)與振動(dòng)在任意點(diǎn)相位相同。16、邁克爾遜干涉儀條紋移動(dòng)與什么有關(guān) 邁克耳孫干

12、涉儀：利用分振幅法使兩個(gè)相互垂直的平面鏡形成一等效的空氣薄膜，產(chǎn)生雙光束干涉。干涉條紋移動(dòng)一條相當(dāng)于等效空氣薄膜厚度改變 。17、楊氏雙縫干涉條紋間距 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：用分波陣面法產(chǎn)生兩個(gè)相干光源。干涉條紋為等間距的明暗相間的直條紋。 條紋間距： 其中為縫到屏的距離，而為雙縫之間的距離。18、光學(xué)儀器最小分辨角 當(dāng)兩物點(diǎn)對(duì)透鏡光心所張的角等于衍射圖樣的中央亮斑（愛里斑）時(shí)，則稱為剛能分辨的兩物點(diǎn)的最小分辨角，即 ，分辨本領(lǐng)為最小分辨角的倒數(shù)，即 19 光柵分辨本領(lǐng) 光柵分辨波長(zhǎng)差為的兩條譜線的能力稱為光柵的分辨本領(lǐng)，其定義為：，式中為光譜的級(jí)次，為光柵的總縫數(shù)。20 自然光、圓偏振光 部分偏

13、振光、橢圓偏振光自然光：在垂直光傳播方向的平面內(nèi)沿各個(gè)方向振動(dòng)的光矢量都有，而且振幅相同，平均說(shuō)來(lái)分布各向均勻。所以通過(guò)偏振片后光強(qiáng)減半。橢圓(圓)偏振光：在垂直于光傳播的方向的平面內(nèi)，光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓(圓)。迎著光看，光矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱左旋橢圓(圓)偏振光，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱右旋橢圓（圓）偏振光。部分偏振光：偏振態(tài)介于自然光與偏振光之間的光。光矢量的振動(dòng)方向不具有對(duì)稱分布，而是在某一方向占優(yōu)勢(shì)21 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及愛因斯坦的解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律1) 飽和光電流（每秒鐘從金屬中逸出的光電子數(shù)）與入射光強(qiáng)成正比；2) 逸出的光電子具有的初動(dòng)能，且最大初動(dòng)能僅隨入射光頻率的增加而增加，與入射光強(qiáng)

14、無(wú)關(guān)；3) 對(duì)于每種金屬，只當(dāng)入射光頻率大于一定的頻率（截止頻率或紅限頻率）時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)；4)只要入射光頻率，無(wú)論光多微弱，從光照射陰極到光電子逸出這段時(shí)間不超過(guò). 光電效應(yīng)的馳豫時(shí)間如此之短，常稱光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的。愛因斯坦的光量子論 光是由光量子（光子）組成的，光子以光速運(yùn)動(dòng)，每個(gè)光子具有的能量為：。愛因斯坦的光電效應(yīng)方程 式中是電子從金屬中逸出時(shí)所需的逸出功，是電子逸出后的最大初動(dòng)能。由愛因斯坦光量子理論可知:入射光強(qiáng)度大，光子的密度大，因而單位時(shí)間內(nèi)光電子也多；光的頻率增大，光子的能量增大，則光電子的初動(dòng)能也大；要產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光子的頻率存在一最小值；光電子在吸收一個(gè)充足

15、能量的光子后馬上就能產(chǎn)生。22 康普頓效應(yīng)中新波長(zhǎng)出現(xiàn)的原因及散射實(shí)驗(yàn)的意義 射線照射在石墨上被散射，在散射光中除了有和入射光相同波長(zhǎng)的射線外，還有波長(zhǎng)為的射線，這種光稱為康普頓散射光，且：其中康普頓波長(zhǎng)為：。散射光波長(zhǎng)的改變與散射物質(zhì)無(wú)關(guān)，僅由散射角決定。關(guān)系式中包含了普朗克常數(shù)，因此它是經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的。依照經(jīng)典電磁理論,當(dāng)電磁輻射通過(guò)物質(zhì)時(shí),被散射的輻射應(yīng)與入射輻射具有相同的波長(zhǎng)。愛因斯坦的光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋：能量為的光子與原子中束縛較松的電子（外層電子）"碰撞"而散射，電子因反沖獲得動(dòng)能，因而散射光子的能量小于人射光子能量，其波長(zhǎng)也就大于人射光的波長(zhǎng)；光

16、子與原子中束縛很緊的電子（內(nèi)層電子）"碰撞"，相當(dāng)于光子與整個(gè)原子交換能量和動(dòng)量，因原子的質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，因而散射光與人射光的波長(zhǎng)差異很小，就是波長(zhǎng)不變的散射光部分?？灯疹D散射的重要意義： 證明了X射線的粒子性，即被散射的是整個(gè)光量子而不是它的一部分，這是對(duì)光量子概念的一個(gè)直接的強(qiáng)有力的支持。 第一次從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了愛因斯坦提出的，關(guān)于光量子具有動(dòng)量的假設(shè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了普朗克-愛因斯坦關(guān)系式在定量上是正確的。 首次證明了，在微觀的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。23 態(tài)疊加原理（不詳） 波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋 波函數(shù) 一個(gè)具有確定的能量和動(dòng)量的粒子，它的行為

17、相當(dāng)于一個(gè)沿動(dòng)量方向傳播的單色平面波，其波函數(shù)為： 其中稱為該粒子的振幅波函數(shù)（也稱為定態(tài)波函數(shù)）。為歸一化常數(shù)，由下式確定：表示單位體積中粒子出現(xiàn)的幾率。波函數(shù)具有歸一、單值、有限、連續(xù)的特性。24 不確定性關(guān)系微觀粒子的動(dòng)量和位置不能同時(shí)確定，其不確定度滿足海森伯不確定關(guān)系： 能量和時(shí)間不確定度關(guān)系25 諧振子的零能點(diǎn)晶體中原子圍繞平衡位置做最小震動(dòng)時(shí)可近似是謝正東，勢(shì)函數(shù)為U(x)=1/2kx2諧振子能量E是量子化的n=(n+1/2) (n=0,1,2,······)=最低能量（零點(diǎn)能）為0=26 導(dǎo)體靜電平衡 導(dǎo)體內(nèi)部和表面上

18、的電荷無(wú)定向移動(dòng)的狀態(tài)。（1）靜電平衡條件：導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零；導(dǎo)體外表面的場(chǎng)強(qiáng)處處垂直于導(dǎo)體表面。（2）導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)的特性：（a）導(dǎo)體是等勢(shì)體，其表面是等勢(shì)面；（b）導(dǎo)體內(nèi)部處處沒有凈電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上；（c）導(dǎo)體外、導(dǎo)體表面附近某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。27 穩(wěn)恒磁場(chǎng)中磁介質(zhì)的特性28 渦旋電流 當(dāng)繞在一圓柱形鐵芯上的線圈中通有交變電流時(shí)，鐵芯內(nèi)變化的磁感應(yīng)強(qiáng)度B會(huì)在鐵芯內(nèi)激發(fā)感應(yīng)I，結(jié)果在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)產(chǎn)生繞軸流動(dòng)的環(huán)形感應(yīng)電流，這種電流在金屬內(nèi)部自成閉合回路，稱為渦旋電流。29 全電流定律 位移電流的實(shí)質(zhì)是變化的電場(chǎng)，本質(zhì)上與傳導(dǎo)電流無(wú)共同之處，但在激發(fā)磁場(chǎng)方面與傳導(dǎo)電流等效，因此引入全電流的概念，通過(guò)某截面的全電流，等于通過(guò)該截面的傳導(dǎo)電流和位移電流的代數(shù)和即：。全電流總是連續(xù)的，于是，在一般情況下安培環(huán)路定理推廣為：30 麥克斯韋方程組（積分形式） 上述方程組的物理意義簡(jiǎn)述如下：方程（）表明電場(chǎng)為有源場(chǎng)；方程（）說(shuō)明磁場(chǎng)為無(wú)源場(chǎng)；方程（）表明變化的磁場(chǎng)可以激發(fā)電場(chǎng)；方程（）表明不僅電流可以激發(fā)磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也可以激發(fā)磁場(chǎng)。由此看出，一個(gè)變化的電場(chǎng)總是