高二物理電學學案例題知識點

1、靜電感應靜電感應的的原理原理：把帶正電的球：把帶正電的球C C移近金屬導體移近金屬導體A A和和B B時，時，導體導體ABAB上的自由電子被吸引過來，因此導體上的自由電子被吸引過來，因此導體A A和和B B帶上了帶上了等量的異種電荷感應起電沒有創(chuàng)造電荷，而是使物體等量的異種電荷感應起電沒有創(chuàng)造電荷，而是使物體中的正負電荷分開中的正負電荷分開，將電荷從物體的一部分轉移到另一將電荷從物體的一部分轉移到另一部分部分 規(guī)律：近端感應異種電荷，規(guī)律：近端感應異種電荷， 遠端感應同種電荷。遠端感應同種電荷。元電荷元電荷Ce191060. 1帶電體的帶電體的電荷量與質量的比值電荷量與質量的比值叫做叫做比荷比

2、荷me庫侖定律庫侖定律221rqqkF 真空真空中兩個中兩個靜止靜止的的點電荷點電荷之間的相互作用力，與它之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。反比，作用力的方向在它們的連線上。表達式k靜電力常量，靜電力常量， k=9.0109Nm2/c2電場強度：電場強度：E=F/q單位：單位：牛牛/庫庫(N/C) 和和 伏伏/米米(V/m) 矢量：矢量：正電荷正電荷在該點所受電場力的方向。在該點所受電場力的方向。描述描述電場電場本身本身力的性質，力的性質，與放入的電荷無關與放入的電荷無關，由電場本身決

3、定。由電場本身決定。1.1.點電荷場強大?。狐c電荷場強大?。篍= 2.2.場強方向：場強方向：正點電荷電場方向背離電荷正點電荷電場方向背離電荷 負點電荷電場方向指向電荷中心負點電荷電場方向指向電荷中心2rkQ3.3.適用條件：適用條件：真空中點電荷真空中點電荷幾種常見電場的電場線分布1.1.電場線總是電場線總是從正電荷或無窮遠出發(fā)到負電荷終止或從正電荷或無窮遠出發(fā)到負電荷終止或者延伸到無窮遠；者延伸到無窮遠；2.2.電場線的電場線的疏密疏密表示電場強度的表示電場強度的大小大小。3.3.任意兩條電場線都任意兩條電場線都不相交不相交；4.4.電場線是電場線是不存在不存在的，是人為畫的的，是人為畫的

4、假想假想線。線。5.5.電場強度的大小和方向都相同的電場叫做電場強度的大小和方向都相同的電場叫做勻強電場。勻強電場。電場線等量異種點電荷的電場線等量異種點電荷的電場線1 1）兩點電荷連線上，各點的場強方向都是從正電荷指）兩點電荷連線上，各點的場強方向都是從正電荷指向負電荷，從正電荷出發(fā)沿連線到負電荷場強先減后增。向負電荷，從正電荷出發(fā)沿連線到負電荷場強先減后增。2 2）兩點電荷連線的中垂線（面），場強方向都平行于）兩點電荷連線的中垂線（面），場強方向都平行于連線，從中點沿中垂線到無窮遠場強逐漸減弱。連線，從中點沿中垂線到無窮遠場強逐漸減弱。3 3）關于中垂線對稱的點，場強大小相等）關于中垂線對

5、稱的點，場強大小相等方向不同方向不同。1.電場力能夠對放入其中的電荷做功，所以電荷電場力能夠對放入其中的電荷做功，所以電荷在電場中具有能在電場中具有能電勢能電勢能3.電勢能具有相對性電勢能具有相對性5.電場力做電場力做正功正功,電勢能電勢能減少減少電場力做負功電場力做負功,電勢能增大電勢能增大4.電勢能是標量電勢能是標量,但有正負但有正負2.電勢能由電荷在電場中的相對位置決定電勢能由電荷在電場中的相對位置決定電勢能電勢能PBPAABEEWqEP電荷在電場中某一點的電荷在電場中某一點的電勢能電勢能與它的與它的電荷量電荷量的比值，的比值，叫做這一點的叫做這一點的電勢電勢。 （EP和和q含符號含符號

6、）電勢電勢單位：單位：伏特（伏特（V） 標量標量一般選取無窮遠一般選取無窮遠和和大地電勢為大地電勢為0 0電勢與檢驗電荷無關，由電場中這點的性質決定。電勢與檢驗電荷無關，由電場中這點的性質決定。沿電場線沿電場線 電勢降低。電勢降低。每幅圖中，兩個相鄰的等勢面間的電勢之差是相等的。每幅圖中，兩個相鄰的等勢面間的電勢之差是相等的。等勢面越密集的地方，電場強度越大。等勢面越密集的地方，電場強度越大。等勢面等勢面靜電力做功與電勢差的關系靜電力做功與電勢差的關系)(BAq 電荷q從電場中A點移到B點，PBPAABEEWBAABqUW即BAqqUAB由電場本身的因素決定，與由電場本身的因素決定，與WAB、

7、q無關無關各物理量都各物理量都帶正負號帶正負號！BAABU電勢差：電勢差：電場力電場力電場強度電場強度電勢差電勢差電勢電勢電勢能電勢能電場力的功電場力的功qFE FWPEPBPAABEEWqEPEUBAABUABABqUWEdU 電場力做功電場力做功與路徑無關與路徑無關 靜電平衡狀態(tài)下導體的特點靜電平衡狀態(tài)下導體的特點l 導體內部場強處處為零導體內部場強處處為零l 導體外部表面附近任何一點的場強方向與該點的表面導體外部表面附近任何一點的場強方向與該點的表面垂直垂直( (若若E E不垂直于導體表面，則導體上的自由電子會受電場力而移動不垂直于導體表面，則導體上的自由電子會受電場力而移動）l 導體是

8、個等勢體導體是個等勢體, ,表面為等勢面表面為等勢面 （U=Ed，E=0則則U=0）電容器：電容器：兩個極板總是兩個極板總是帶等量異種電荷，帶等量異種電荷，與與電源正極電源正極相連的極板相連的極板帶正電。帶正電。 每個極板帶電量的絕對值每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量叫電容器的帶電量QQCU=單位：法拉（單位：法拉（F）電容：電容：反映電容器容納電荷的本領大小。反映電容器容納電荷的本領大小。平行板電容器的電容平行板電容器的電容kdSrC 4 一段粗細均勻的導體長為一段粗細均勻的導體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為移動的速率為v,設導體的橫截

9、面積為設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內的自，導體每單位體積內的自由電荷數為由電荷數為n，每個自由電荷量為，每個自由電荷量為e。電流的微觀表達式電流的微觀表達式 設想在導體中取兩個橫截面設想在導體中取兩個橫截面B和和C，則在時間，則在時間t內處于相距為內處于相距為 vt 的兩的兩截面截面B、C間的所有自由電荷將通過間的所有自由電荷將通過截面截面CneSvtvtSnetqI BCSvvteeee導體中的電流與導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由導體中的電流與導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電量、導體的橫截面積和自由電荷定向運動速率四個電荷的電量、導體的橫截面積和自由電荷定向運動

10、速率四個量成正比。量成正比。在表頭在表頭串聯串聯一個一個阻值較大阻值較大的電阻的電阻（串聯分壓與電阻成正比）（串聯分壓與電阻成正比）電壓表電壓表: :gggUUURRIgRgRVUUgU-UgU電流表：電流表：RIIRIggg)( UIRgIgIRRAUI在表頭上在表頭上并聯并聯一個阻值一個阻值較小較小的電阻的電阻（并聯分流與電阻成反比）（并聯分流與電阻成反比）電流表內接電流表內接外接法外接法 內接法內接法 誤差來源誤差來源 測量結果測量結果 測量條件測量條件 伏特表的分流伏特表的分流 電流表的分壓電流表的分壓 R真真R測測 R真真R測測 RRA RIR歐姆定律不成立歐姆定律不成立純電阻純電阻

11、非純電阻非純電阻a ab bh hR R2 2R R1 1電流方向電流方向h hslR 123slR2ahah1bhbh1圖中哪是導體長度？哪是截面積？圖中哪是導體長度？哪是截面積？推導這兩個導體的電阻推導這兩個導體的電阻長度和截面積等比例縮小，電阻不變長度和截面積等比例縮小，電阻不變. .電動勢電動勢是表征電源把其他形式的能量轉化為電是表征電源把其他形式的能量轉化為電能本領大小的物理量能本領大小的物理量.E.E由電源本身決定由電源本身決定,不隨外電不隨外電路變化路變化. .電源的供電過程是能量轉化的過程電源的供電過程是能量轉化的過程 . .閉合電路歐姆定律：閉合電路歐姆定律： rREI. .

12、電源的外電壓關系：電源的外電壓關系： IrEU說明：說明：內電路與外電路中消耗的電能之和等于電源把內電路與外電路中消耗的電能之和等于電源把其它形式能轉化過來的電能，其它形式能轉化過來的電能，IU內內+IU外外=IE. (能量守能量守恒恒,外電路可以是任何電路外電路可以是任何電路)（純電阻電路純電阻電路）圖像圖像路端路端電壓與電流的關系電壓與電流的關系測定電源電動勢、內阻的依據測定電源電動勢、內阻的依據U端端I0UIrE端端縱截距：電動勢E橫截距：短路電流圖象斜率：電源的內阻IUrk短路短路斷路斷路mmmPPrRP，PrRrE，PrRrR)rR(E)rR(RERIIUP 時時，當當時時當當當時4

13、42222220RPrPm電源輸出功率最大時，是否效率最高？ 否圖像圖像電源電源輸出輸出功率功率隨外電阻變化隨外電阻變化圖像圖像路端路端電壓隨外電阻變化電壓隨外電阻變化用電壓表粗略測定電源電動勢的依據UR0E1EUrR短路斷路圖像圖像電源輸出功率隨電流的變化規(guī)律電源輸出功率隨電流的變化規(guī)律P輸輸出出I02ErmaxPErrIEIP2短路斷路圖像圖像輸出輸出電流電流隨外電阻變化的規(guī)律隨外電阻變化的規(guī)律IR0Er短路斷路RrEI圖像圖像電源效率隨外電阻變化的規(guī)律電源效率隨外電阻變化的規(guī)律R01短路斷路RrrRREUEIUI 11 圖像圖像電源功率電源功率隨外電阻變化的規(guī)律隨外電阻變化的規(guī)律R02E

14、rP總短路斷路RrEP 2總總圖像表達電源釋放的功率P總=EI輸出功率P出=UI損耗功率P內=I2r電源的效率0U外II短ERP出P內P總UI圖像圖像U-I圖像中的功率圖像中的功率=PUIURPEIERr 純電阻輸出電路總例：如圖，直線例：如圖，直線A為電源的為電源的U-I圖線，直線圖線，直線B為電阻為電阻R的的U-I圖線，用該電源和該電阻組成的閉合電路時，圖線，用該電源和該電阻組成的閉合電路時，電源的輸出功率電源的輸出功率 W，電源效率為，電源效率為 。 267%含容電路：含容電路：電容器所在之路是斷路，電容器所在之路是斷路，R4視為導線，視為導線，Uc=UR31.1.原理原理: :ERg+

15、 r + RIg=ERg+ r + RRx+Ix=I=0閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律( (電阻測量轉換為電流測量電阻測量轉換為電流測量) )2.2.表盤刻度原理：表盤刻度原理：原理原理: :滿偏電流對應滿偏電流對應Rx為為0 0電流為電流為0 0對應電阻為對應電阻為Rx與與I一一對應一一對應x x內內E EI I = =R R + + R R半偏電流對應半偏電流對應中值電阻中值電阻gRRRrR中內電流表電流表歐姆表歐姆表電壓表電壓表AA甲甲乙乙丙丙R1R2BAABAAB+_12 3 ABR1R2A多用電表多用電表小磁針靜止時：小磁針靜止時： 指南的磁極叫做指南的磁極叫做南極（南極（ S極）

16、極）; 指北的磁極叫做指北的磁極叫做北極（北極（N極）極）磁磁幾種常見的磁場幾種常見的磁場（1）條形磁鐵）條形磁鐵（2）蹄形磁體）蹄形磁體 直線電流的磁場的幾種圖直線電流的磁場的幾種圖I側視圖側視圖俯視圖俯視圖環(huán)形電流的磁場幾種圖環(huán)形電流的磁場幾種圖 俯視圖俯視圖 地磁場：地磁場：地球是個磁體，具有磁場，叫地磁場。地球是個磁體，具有磁場，叫地磁場。 地磁場的分布大致上就像一個地磁場的分布大致上就像一個條形磁體條形磁體,各地磁感線各地磁感線近似平行地面近似平行地面.地磁場地磁場磁感應強度磁感應強度1、定義：在磁場中、定義：在磁場中垂直于磁場方向垂直于磁場方向的通電導線，所的通電導線，所受的磁場力

17、受的磁場力F跟電流跟電流I和導線長度和導線長度L的乘積的乘積IL的比值叫的比值叫磁感應強度。磁感應強度。3、單位：、單位：4、方向：方向：特斯拉特斯拉(T)1T=1N/Am矢量矢量, , 方向與該點磁場的方向一致，方向與該點磁場的方向一致，即即小磁針小磁針N極所指方向。極所指方向。 2、定義式：、定義式：ILFB B與與L、I、F無關，與場源和該點在場中的位置有關，無關，與場源和該點在場中的位置有關，反映了磁場本身的特性，不隨反映了磁場本身的特性，不隨F及及IL的變化而變化。的變化而變化。 注注 意意 導線電流的方向與磁場方向的關系，要注意導線電流的方向與磁場方向的關系，要注意兩者必須垂直。兩

18、者必須垂直。通電導線與磁場方向通電導線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零。垂直時受到磁場力最大，平行時為零。 物理意義：是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場物理意義：是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的性質的物理量，是矢量。力的性質的物理量，是矢量。IB，此時，此時安培力最大安培力最大IB時，安培力時，安培力等于零等于零；當導線方向與磁場方向當導線方向與磁場方向斜交斜交時，所時，所受安培力介于最大值和最小值之間：受安培力介于最大值和最小值之間： 公式公式：F=BIL條件條件：F安安=BILsin安培力安培力L LF=BIL中的中的L為有效長度為有效長度L LL LL L左手

19、定則（左手定則（left-hand rule）伸開伸開左手左手：磁感線磁感線垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指指向電流的方向指向電流的方向大拇指大拇指所受安培力的方向所受安培力的方向 為什么兩條互相平行的直導線，當通以為什么兩條互相平行的直導線，當通以同向電同向電流時互相吸引，通以反向電流時互相排斥流時互相吸引，通以反向電流時互相排斥? ?ABCDA的磁場的磁場F安安A對對BC的磁場的磁場F安安C對對DF安安B對對AF安安D對對CB的磁場的磁場D的磁場的磁場洛倫茲力洛倫茲力（1 1）vB，F洛洛=0；（2 2）vB，F洛洛=qvB（3 3） v與與B成成時，時，F洛洛=qvBsinvv洛倫茲力永

20、遠不做功！洛倫茲力永遠不做功！一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的圓半徑粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的圓半徑r和運動和運動周期周期T1、圓周運動的半徑、圓周運動的半徑mvRqB2、圓周運動的周期、圓周運動的周期2 mTqB2vqvBmR2 RTv 1、找圓心：方法、找圓心：方法 2、定半徑：、定半徑： 3、確定運動時間：、確定運動時間：Tt360 qBmT2幾何法求半徑幾何法求半徑向心力公式求半徑向心力公式求半徑利用利用vR利用弦的中垂線利用弦的中垂線帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路帶電粒子在磁場中運動問題的解題思路 v30Adv實際

21、應用實際應用質譜儀質譜儀: :測量帶電粒子的質量或比荷分測量帶電粒子的質量或比荷分析同位素析同位素S1P1S2P2S3照相底片照相底片B2221vmqU 加加速速：22dqBmvR 偏偏轉轉：qBmUR222 回旋加速器回旋加速器兩兩D形盒中有形盒中有勻強磁場勻強磁場無電場，盒無電場，盒間縫隙有間縫隙有交變電場交變電場。電場使粒子加速，磁場使粒子回旋電場使粒子加速，磁場使粒子回旋。粒子回旋的周期不隨半徑粒子回旋的周期不隨半徑改變。改變。讓電場方向變化的讓電場方向變化的周期與粒子回旋的周期一周期與粒子回旋的周期一致致，從而保證粒子始終被，從而保證粒子始終被加速。加速。線圈內磁場變強B內磁場變弱線

22、圈內磁場變弱切割磁感線，回路面積變化。B內磁場變強只要穿過只要穿過閉合電路閉合電路的的磁通磁通量發(fā)生變化量發(fā)生變化，閉合電路中，閉合電路中就產生感應電流。就產生感應電流。電磁感應：電磁感應：由磁得到電的現象。由磁得到電的現象。楞次定律楞次定律感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要場總要阻礙阻礙引起感應電流的引起感應電流的磁通量的變化。磁通量的變化。1、內容：、內容：2、對、對“阻礙阻礙”的理解：的理解：l 誰起阻礙作用？誰起阻礙作用？l 阻礙什么？阻礙什么？l 阻礙是阻止嗎？阻礙是阻止嗎？l “阻礙阻礙”就是感應電流的磁場總與原磁場的方就是感應電流的

23、磁場總與原磁場的方向相反嗎？向相反嗎？感應電流產生的磁場感應電流產生的磁場引起感應電流的磁通量的引起感應電流的磁通量的變化變化“增反減同增反減同”否，只是使磁通量的變化變慢否，只是使磁通量的變化變慢不一定不一定!A A、B B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A A是閉合的，環(huán)是閉合的，環(huán)B B是斷開的，是斷開的，用磁鐵的任一極去接近用磁鐵的任一極去接近A A環(huán)，會產生什么現象？把磁鐵環(huán)，會產生什么現象？把磁鐵從從A A環(huán)移開，會產生什么現象？磁極移近或遠離環(huán)移開，會產生什么現象？磁極移近或遠離B B環(huán)，環(huán)，會發(fā)生什么現象？為什么？會發(fā)生什么現象？為什么？“來拒去留來拒去留”A AB B如圖

24、，在水平光滑的兩根金屬導軌上放置兩根導體棒如圖，在水平光滑的兩根金屬導軌上放置兩根導體棒AB、CD，當條形磁鐵插入與拔出時導體棒如何運動？，當條形磁鐵插入與拔出時導體棒如何運動？（不考慮導體棒間的磁場力）（不考慮導體棒間的磁場力）ABCD插入時：插入時：AB、CD相向運動相向運動拔出時：拔出時：AB、CD相互遠離相互遠離“增縮減擴增縮減擴”N一水平放置的矩形閉合線圈一水平放置的矩形閉合線圈abcd，在細長磁鐵的在細長磁鐵的N極附近豎直下落，極附近豎直下落，由圖示位置由圖示位置經過位置經過位置到位置到位置，位置，位置和位置和位置都很靠近位都很靠近位置置 在這個過程中，線圈中感在這個過程中，線圈中感應電流應電流（ ）A.A.沿沿abcdabcd流動流動 B.B.沿沿dcbadcba流動流動C.C.從從到到是沿是沿abcdabcd流動，從流動，從 到到是沿是沿dcbadcba流動流動D.D.從從到到