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1、【精品文檔】如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除,僅供學(xué)習(xí)與交流高中物理公式定理定律概念大全(1).精品文檔.高中物理公式定理定律概念大全第一章 運(yùn)動(dòng)的描述一、質(zhì)點(diǎn)(A)(1)沒(méi)有形狀、大小,而具有質(zhì)量的點(diǎn)。(2)質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型,實(shí)際并不存在。(3)一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn),并不取決于這個(gè)物體的大小,而是看在所研究的問(wèn)題中物體的形狀、大小和物體上各部分運(yùn)動(dòng)情況的差異是否為可以忽略的次要因素,要具體問(wèn)題具體分析。二、參考系(A)(1)物體相對(duì)于其他物體的位置變化,叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。(2)在描述一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的(即假定為不動(dòng)的)另外的物體,叫做參考系。對(duì)參考系應(yīng)明確以下幾點(diǎn):對(duì)同一
2、運(yùn)動(dòng)物體,選取不同的物體作參考系時(shí),對(duì)物體的觀(guān)察結(jié)果往往不同的。在研究實(shí)際問(wèn)題時(shí),選取參考系的基本原則是能對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況的描述得到盡量的簡(jiǎn)化,能夠使解題顯得簡(jiǎn)捷。因?yàn)榻窈笪覀冎饕懻摰孛嫔系奈矬w的運(yùn)動(dòng),所以通常取地面作為參照系。三、路程和位移(A)(1)位移是表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量。路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。(2)位移是矢量,可以用以初位置指向末位置的一條有向線(xiàn)段來(lái)表示。因此,位移的大小等于物體的初位置到末位置的直線(xiàn)距離。路程是標(biāo)量,它是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。因此其大小與運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。(3)一般情況下,運(yùn)動(dòng)物體的路程與位移大小是不同的。只有當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做單一方向的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),路程與位移的大小才
3、相等。圖2-1-1中質(zhì)點(diǎn)軌跡ACB的長(zhǎng)度是路程,AB是位移S。ABCABC圖2-1-1(4)在研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí),位移才是能用來(lái)描述位置變化的物理量。路程不能用來(lái)表達(dá)物體的確切位置。比如說(shuō)某人從O點(diǎn)起走了50m路,我們就說(shuō)不出終了位置在何處。四、速度、平均速度和瞬時(shí)速度(A)(1)表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,它等于位移s跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間t的比值。即v=s/t。速度是矢量,既有大小也有方向,其方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向。在國(guó)際單位制中,速度的單位是(m/s)米/秒。(2)平均速度是描述作變速運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。定義v=s/t為物體在這段時(shí)間(或這段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就
4、是物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移的方向。(3)瞬時(shí)速度是指運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度。從物理含義上看,瞬時(shí)速度指某一時(shí)刻附近極短時(shí)間內(nèi)的平均速度。瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率,簡(jiǎn)稱(chēng)速率。五、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(A)定義:物體在一條直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間內(nèi)位移相等,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。8、根據(jù)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相等,質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程相等,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向不變,質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)的位移大小和路程相等。六、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的xt圖象和v-t圖象(A)V/m.s-1t/sO-101020 V1 V2 15 10 5(1)位移圖象(s-t圖象)就是以縱軸表示位移,以橫
5、軸表示時(shí)間而作出的反映物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)圖象,勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移圖線(xiàn)是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)。(2)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條平行于橫軸(時(shí)間軸)的直線(xiàn),如圖2-4-1所示。由圖可以得到速度的大小和方向,如v1=20m/s,v2=-10m/s,表明一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿正方向以20m/s的速度運(yùn)動(dòng),另一個(gè)反方向以10m/s速度運(yùn)動(dòng)。七、加速度(A)(1)加速度的定義:加速度是表示速度改變快慢的物理量,它等于速度的改變量跟發(fā)生這一改變量所用時(shí)間的比值,定義式:a=(2)加速度是矢量,它的方向是速度變化的方向(3)在變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中,若加速度的方向與速度方向相同,則質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng); 若加速度的方向與速度方向
6、相反,則則質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng).八、用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(A)1、實(shí)驗(yàn)步驟:(1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,并接好電路(2)把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪,下面吊著重量適當(dāng)?shù)你^碼.(3)將紙帶固定在小車(chē)尾部,并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔(4)拉住紙帶,將小車(chē)移動(dòng)至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開(kāi)紙帶.O A B C D E3.0712.3827.8749.62.0777.40圖2-5(5)斷開(kāi)電源,取下紙帶(6)換上新的紙帶,再重復(fù)做三次2、常見(jiàn)計(jì)算:(1),(2)九、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(A)1.勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度公式vt=
7、vo+at(減速:vt=vo-at)2.此式只適用于勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).3. 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移公式s=vot+at2/2(減速:s=vot-at2/2)4位移推論公式:(減速:)5.初速無(wú)論是否為零,勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),在連續(xù)相鄰的相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為一常數(shù):s = aT2 (a-勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度 T-每個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)間)1234650V/ms-1t/s23451678十、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的xt圖象和v-t圖象(A)十一、自由落體運(yùn)動(dòng)(A)1、自由落體運(yùn)動(dòng)物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。2.自由落體加速度(1)自由落體加速度也叫重力加速度,用g表示.(2
8、)重力加速度是由于地球的引力產(chǎn)生的,因此,它的方向總是豎直向下.其大小在地球上不同地方略有不,在地球表面,緯度越高,重力加速度的值就越大,在赤道上,重力加速度的值最小,但這種差異并不大。(3)通常情況下取重力加速度g=10m/s23.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律vt=gtH=gt2/2,vt2=2gh第二章 相互作用力一、力1.力是物體對(duì)物體的作用。力不能脫離物體而獨(dú)立存在。物體間的作用是相互的。2.力的三要素:力的大小、方向、作用點(diǎn)。3.力作用于物體產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果。使受力物體發(fā)生形變或使受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。4力的分類(lèi)按照力的性質(zhì)命名:重力、彈力、摩擦力等。按照力的作用效果命名:拉力、推力、
9、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力、浮力、向心力等。二、重力1.重力是由于地球的吸引而使物體受到的力地球上的物體受到重力,施力物體是地球。重力的方向總是豎直向下的。2.重心:物體的各個(gè)部分都受重力的作用,但從效果上看,我們可以認(rèn)為各部分所受重力的作用都集中于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是物體所受重力的作用點(diǎn),叫做物體的重心。 質(zhì)量均勻分布的有規(guī)則形狀的均勻物體,它的重心在幾何中心上。 一般物體的重心不一定在幾何中心上,可以在物體內(nèi),也可以在物體外。一般采用懸掛法。3.重力的大?。篏=mg三、彈力1.彈力發(fā)生彈性形變的物體,會(huì)對(duì)跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力。產(chǎn)生彈力必須具備兩個(gè)條件:兩物體直接接觸;兩物體
10、的接觸處發(fā)生彈性形變。2.彈力的方向:物體之間的正壓力一定垂直于它們的接觸面。繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向,在分析拉力方向時(shí)應(yīng)先確定受力物體。3.彈力的大小彈力的大小與彈性形變的大小有關(guān),彈性形變?cè)酱?彈力越大. 彈簧彈力:F = Kx (x為伸長(zhǎng)量或壓縮量,K為勁度系數(shù))4.相互接觸的物體是否存在彈力的判斷方法如果物體間存在微小形變,不易覺(jué)察,這時(shí)可用假設(shè)法進(jìn)行判定.四、摩擦力 (1 ) 滑動(dòng)摩擦力: 說(shuō)明 : a、FN為接觸面間的彈力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于Gb、為滑動(dòng)摩擦系數(shù),只與接觸面材料和粗糙程度有關(guān),與接觸面 積大小、接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)快慢以及正壓力FN
11、無(wú)關(guān). (2 ) 靜摩擦力: 由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解,與正壓力無(wú)關(guān). 大小范圍: O Q,應(yīng)該是W = E其他 + Q,電功只能用W = UIt,電熱只能用Q = I2Rt計(jì)算。2串聯(lián)電路和并聯(lián)電路(1)串聯(lián)電路及分壓作用a:串聯(lián)電路的基本特點(diǎn):電路中各處的電流都相等;電路兩端的總電壓等于電路各部分電壓之和。b:串聯(lián)電路重要性質(zhì):總電阻等于各串聯(lián)電阻之和,即R總 = R1 + R2 + + Rn;串聯(lián)電路中電壓與電功率的分配規(guī)律:串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與各個(gè)電阻消耗的電功率跟各個(gè)電阻的阻值成正比,即:;c:給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,就可以擴(kuò)大它的電壓量程,從而將電流表改裝成一
12、個(gè)伏特表。如果電流表的內(nèi)阻為Rg,允許通過(guò)的最大電流為Ig,用這樣的電流表測(cè)量的最大電壓只能是IgRg;如果給這個(gè)電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,該電阻可由或 計(jì)算,其中為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。(2)并聯(lián)電路及分流作用a:并聯(lián)電路的基本特點(diǎn):各并聯(lián)支路的電壓相等,且等于并聯(lián)支路的總電壓;并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和。b:并聯(lián)電路的重要性質(zhì):并聯(lián)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即;并聯(lián)電路各支路的電流與電功率的分配規(guī)律:并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)支路電阻的電流、各個(gè)支路電阻上消耗的電功率跟各支路電阻的阻值成反比,即,;c:給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,就可以擴(kuò)大它的電流量程,從而將電流表改裝成一個(gè)安培表
13、。如果電流表的內(nèi)阻是Rg,允許通過(guò)的最大電流是Ig。用這樣的電流表可以測(cè)量的最大電流顯然只能是Ig。將電流表改裝成安培表,需要給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,該電阻可由計(jì)算,其中 為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。第十章 交流電1、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律:1、產(chǎn)生:強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線(xiàn)圈的對(duì)稱(chēng)軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如圖51所示,產(chǎn)生正弦(或余弦)交流電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦(或余弦)交流電流。圖512、變化規(guī)律:(1)中性面:與磁力線(xiàn)垂直的平面叫中性面。線(xiàn)圈平面位于中性面位置時(shí),如圖52(A)所示,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,但磁通量變化率為零。因此
14、,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 。圖52當(dāng)線(xiàn)圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)(即線(xiàn)圈平面與磁力線(xiàn)平行時(shí))如圖52(C)所示,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量雖然為零,但線(xiàn)圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值最大。(伏)(N為匝數(shù))(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式:若從中性面開(kāi)始,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式:(伏)如圖52(B)所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式:(安)若從線(xiàn)圈平面與磁力線(xiàn)平行開(kāi)始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為:(伏)如圖52(D)所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式:(安)3、交流電的圖象:圖象如圖53所示。圖象如圖54所示。想一想:橫坐標(biāo)用t如何畫(huà)。4、發(fā)電機(jī):發(fā)電機(jī)的基本組成:線(xiàn)圈(電樞)、磁極種類(lèi)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)
15、能產(chǎn)生高電壓和較大電流。輸出功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦,所以大多數(shù)發(fā)電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)磁極式的。2、表征交流電的物理量:1、瞬時(shí)值、最大值和有效值:交流電在任一時(shí)刻的值叫瞬時(shí)值。瞬時(shí)值中最大的值叫最大值又稱(chēng)峰值。交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的:讓交流電和恒定直流分別通過(guò)同樣阻值的電阻,如果二者熱效應(yīng)相等(即在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量)則此等效的直流電壓,電流值叫做該交流電的電壓,電流有效值。正弦(或余弦)交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值和最大值的關(guān)系為:交流電壓有效值;交流電流有效值。注意:通常交流電表測(cè)出的值就是交流電的有效值。用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值。用電器上說(shuō)明的耐壓值是指最大值。2、周期、頻率
16、和角頻率交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期。以T表示,單位是秒。交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f表示,單位是赫茲。周期和頻率互為倒數(shù),即。我國(guó)市電頻率為50赫茲,周期為0.02秒。角頻率: 單位:弧度/秒3、三相交流電:1、三個(gè)互成120的三個(gè)相同線(xiàn)圈,固定在同一轉(zhuǎn)軸上,在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),將產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì),所產(chǎn)生的電流叫做三相交流電。由于這三個(gè)線(xiàn)圈是相同的,因此,它們將產(chǎn)生三個(gè)依次達(dá)到最大值的交變電動(dòng)勢(shì)。相當(dāng)于三個(gè)最大值和周期都相同的獨(dú)立電源。 2、每個(gè)獨(dú)立電源稱(chēng)作“一相”,雖然每相的電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期都相同,但是它們不能同時(shí)為零或者同時(shí)達(dá)到最大值。由于三個(gè)
17、線(xiàn)圈的平面依次相差120角,它們到達(dá)零值和最大值的時(shí)間依次落后周期。如圖55所示。3、在實(shí)際應(yīng)用中,三相發(fā)電機(jī)和負(fù)載并不用六條導(dǎo)線(xiàn)相連接,而是采用“Y”和“”兩種接法。有興趣的同學(xué)可以參閱必修本P116*部分內(nèi)容。4、變壓器:1、變壓器是可以用來(lái)改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。理想變壓器的效率為1,即輸入功率等于輸出功率。對(duì)于原、副線(xiàn)圈各一組的變壓器來(lái)說(shuō)(如圖56),原、副線(xiàn)圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。即因?yàn)橛?,因而通過(guò)原、副線(xiàn)圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。即注意:對(duì)于副線(xiàn)圈有兩組或兩組以上的變壓器來(lái)說(shuō),原、副線(xiàn)圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正比的規(guī)律仍然成立,但各副線(xiàn)圈的電流則應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系,去
18、計(jì)算各線(xiàn)圈的電流強(qiáng)度,即。當(dāng)副線(xiàn)圈不接負(fù)載(外電路斷開(kāi)時(shí))I2=0,因此。當(dāng)副線(xiàn)圈所接負(fù)載增多時(shí),由于通常負(fù)載多是并聯(lián)使用,因此,總電阻減少,使增大,輸出功率增大,所以輸入功率變大。因?yàn)?,即,所以變壓器中高壓線(xiàn)圈電流小,繞制的導(dǎo)線(xiàn)較細(xì),低電壓的線(xiàn)圈電流大,繞制的導(dǎo)線(xiàn)較粗。上述各公式中的I、U、P均指有效值,不能用瞬時(shí)值。2、遠(yuǎn)距離送電:由于送電的導(dǎo)線(xiàn)有電阻,遠(yuǎn)距離送電時(shí),線(xiàn)路上損失電能較多。在輸送的電功率和送電導(dǎo)線(xiàn)電阻一定的條件下,提高送電電壓,減小送電電流強(qiáng)度可以達(dá)到減少線(xiàn)路上電能損失的目的。線(xiàn)路中電流強(qiáng)度I和損失電功率計(jì)算式如下:注意:送電導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率,不能用求,因?yàn)椴皇侨拷德湓趯?dǎo)
19、線(xiàn)上。第十一章 磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)、磁感線(xiàn)、地磁場(chǎng)、電流的磁場(chǎng)、安培定則(A)(1)磁體和電流的周?chē)即嬖谥艌?chǎng),磁場(chǎng)對(duì)磁體和電流都有力的作用.磁場(chǎng)具有方向性,規(guī)定在磁場(chǎng)中任一點(diǎn),小磁針北極的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向.也就是小磁針靜止時(shí)北極所指的方向。(2)磁感線(xiàn)可以形象地描述磁場(chǎng)的分布。磁感線(xiàn)的疏密程度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱;磁感線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)特點(diǎn):距離相等的平行直線(xiàn)。(常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)分布)(3)地球的地理兩極與地磁兩極并不完全重合,其間有一個(gè)交角,叫做磁偏角。(4)不論是直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)還是環(huán)形電流的磁場(chǎng),都可以用安培定則來(lái)判斷其方向,判斷直線(xiàn)電流的具體做法是右手
20、握住導(dǎo)線(xiàn),讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致,那么,彎曲的四指所指的方向就是磁感線(xiàn)的環(huán)繞方向。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培力的大小及左手定則(A)(及 )(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度:將一小段通電直導(dǎo)線(xiàn)垂直磁場(chǎng)放置時(shí),其受到的磁場(chǎng)力F與電流強(qiáng)度I成_正比、與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L成正比,其中F/IL是與通電導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度都_無(wú)關(guān)的物理量,它反映了該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,定義F/IL為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.其單位為特斯拉(T),方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁感線(xiàn)的切線(xiàn)方向,也是小磁針在該處?kù)o止時(shí)N極的指向。(2)安培力方向的判定方法左手定則 1)伸開(kāi)左手,大拇指跟四指垂直,且在同一平面內(nèi) 2)讓磁感線(xiàn)穿過(guò)手心 3)使四指指向電流方向,則拇指指向安培
21、力的方向3、洛侖茲力的方向(A)(1)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)所受的力叫做洛侖茲力。(2)當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),粒子不受洛侖茲力的作用。(3)洛侖茲力的方向:左手定則:伸開(kāi) 左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指 方向垂直,并且跟手掌在 同一平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線(xiàn)穿過(guò)掌心,四指所指方向?yàn)?正電荷運(yùn)動(dòng)方向, 大拇指所指方向?yàn)檎姾伤苈鍋銎澚Φ姆较?。(注:?duì)負(fù)電荷而言,四指所指方向?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)的反方向)注意:洛侖茲力的方向始終垂直于磁場(chǎng)方向,且垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向。4、磁通量()和磁通密度(B)(1)磁通量()穿過(guò)某一面積(S)的磁感線(xiàn)的條數(shù)。(2)磁通密度垂直穿過(guò)單位面積的磁感線(xiàn)條數(shù),也即磁感應(yīng)強(qiáng)
22、度的大小。(3)與B的關(guān)系 = BScosq式中Scosq為面積S在中性面上投影的大小。5、公式 = BScosq及其應(yīng)用磁通量的定義式 = BScosq,是一個(gè)重要的公式。它不僅定義了的物理意義,而且還表明改變磁通量有三種基本方法,即改變B、S或q。在使用此公式時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)公式的適用條件一般只適用于計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁通量。(2)q角的物理意義表示平面法線(xiàn)(n)方向與磁場(chǎng)(B)的夾角或平面(S)與磁場(chǎng)中性面(OO)的夾角(圖1),而不是平面(S)與磁場(chǎng)(B)的夾角(a)。因?yàn)閝 +a = 90,所以磁通量公式還可表示為 = BSsina(3)是雙向標(biāo)量,其正負(fù)表示與規(guī)定的正
23、方向(如平面法線(xiàn)的方向)是相同還是相反,當(dāng)磁感線(xiàn)沿相反向穿過(guò)同一平面時(shí),磁通量等于穿過(guò)平面的磁感線(xiàn)的凈條數(shù)磁通量的代數(shù)和,即 = 126、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力,叫做安培力,如圖2所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn),處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且與B的夾角為q。當(dāng)通以電流I時(shí),安培力的大小可以表示為F = BIl sinq式中q為B與I(或l)的夾角,Bsinq為B垂直于I的分量。在B、I、L一定時(shí),F(xiàn) sinq.當(dāng)q = 90時(shí),安培力最大為:Fm = BIL當(dāng)q = 0或180時(shí),安培力為零:F = 0應(yīng)用安培力公式應(yīng)注意的問(wèn)題第一、安培力的方向,總是垂直B、I所決定的平面,即一
24、定垂直B和I,但B與I不一定垂直(圖3)。第二、彎曲導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度L,等于兩端點(diǎn)連接直線(xiàn)的長(zhǎng)度(如圖4所示)相應(yīng)的電流方向,沿L由始端流向末端。所以,任何形狀的閉合平面線(xiàn)圈,通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)受到的安培力的矢量和一定為零,因?yàn)橛行чL(zhǎng)度L = 0。公式的運(yùn)動(dòng)條件一般只運(yùn)用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 7、安培力矩公式在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的矩形線(xiàn)圈,當(dāng)通以電流I時(shí),受到的安培力矩為M = Nfad sinq = NBI ab ad sinq(圖5所示),即M = NBIS sinq在使用安培力矩公式時(shí),應(yīng)注意下列問(wèn)題。(1)q角與a的區(qū)別與聯(lián)系公式中的q角,表示線(xiàn)圈平面(S)與磁場(chǎng)中
25、性面(S0)的夾角或線(xiàn)圈平面法線(xiàn)(n)與B方向的夾角,而不是線(xiàn)圈平面與B的夾角(a)。因?yàn)閝 +a = 90,所以安培力矩公式還可以表示為M = NBIS cosa一般,規(guī)定通電線(xiàn)圈平面的法線(xiàn)方向由右手螺旋定則確定,即與環(huán)形電流中心的磁場(chǎng)方向一致。(2)公式的適用條件勻強(qiáng)磁場(chǎng),且轉(zhuǎn)軸(OO)與B垂直;相對(duì)平行于B的任意轉(zhuǎn)軸,安培力矩均為零。任意形狀的平面線(xiàn)圈,如三角形、圓形和梯形等。因?yàn)槿我庑螤畹钠矫婢€(xiàn)圈,都可以通過(guò)微分法,視為無(wú)數(shù)矩形元組成。8、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用在不計(jì)帶電粒子(如電子、質(zhì)子、a粒子等基本粒子)的重力的條件下,帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)有三種典型的運(yùn)動(dòng),它們決定于粒子的速度(v)方
26、向與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)方向的夾角(q)。(1)當(dāng)v與B平行,即q = 0或180時(shí)落侖茲力f = Bqvsinq = 0,帶電粒子以入射速度(v)作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)方程為:s = vt(2)當(dāng)v與B垂直,即q = 90時(shí)帶電粒子以入射速度(v)作勻速圓周運(yùn)動(dòng),四個(gè)基本公式 :向心力公式:軌道半徑公式:周期、頻率和角頻率公式:動(dòng)能公式: T、f和w的兩個(gè)特點(diǎn)第一、T、 f的w的大小與軌道半徑(R)和運(yùn)行速率(V)無(wú)關(guān),而只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)和粒子的荷質(zhì)比(q/m)有關(guān)。第二、荷質(zhì)比(q/m)相同的帶電粒子,在同樣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,T、f和w相同。(3)帶電粒子的軌道圓心(O)、速度偏向
27、角()、回旋角(a)和弦切角(q)。在分析和解答帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí),除了應(yīng)熟悉上述基本規(guī)律之外,還必須掌握確定軌道圓心的基本方法和計(jì)算、a和q的定量關(guān)系。如圖6所示,在洛侖茲力作用下,一個(gè)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的粒子,不論沿順時(shí)針?lè)较蜻€是逆時(shí)針?lè)较?,從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),均具有三個(gè)重要特點(diǎn)。第一、軌道圓心(O)總是位于A(yíng)、B兩點(diǎn)洛侖茲力(f)的交點(diǎn)上或AB弦的中垂線(xiàn)(OO)與任一個(gè)f的交點(diǎn)上。第二、粒子的速度偏向角(),等于回旋角(a),并等于A(yíng)B弦與切線(xiàn)的夾角弦切角(q)的2倍,即 = a = 2q = w t。第三、相對(duì)的弦切角(q)相等,與相鄰的弦切角(q )互補(bǔ),即q + q = 180。第十二章 電磁感應(yīng)1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象:1、只要穿過(guò)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的?;芈分挟a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變化,因此研究磁通量的變化是關(guān)鍵,由磁通量的廣義公式中(是B與S的夾角)看,磁通量的變化可由面積的變化引起;可由磁感應(yīng)強(qiáng)
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