高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與復(fù)習(xí)方法電磁學(xué)內(nèi)容包括靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒電流、磁場(chǎng)、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(一)重要概念1兩種電荷、電量(q)自然界只存在兩種電荷。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷。注意：兩種物質(zhì)摩擦后所帶的電荷種類(lèi)是相對(duì)的。電荷的多少叫電量。在SI制中，電量的單位是C(庫(kù))。2元電荷、點(diǎn)電荷、檢驗(yàn)電荷元電荷是指一個(gè)電子所帶的電量e=1.6×10-19C。點(diǎn)電荷是指不考慮形狀和大小的帶電體。檢驗(yàn)電荷是指電量很小的點(diǎn)電荷，當(dāng)它放入電場(chǎng)后不會(huì)影響該電場(chǎng)的性質(zhì)。3電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度(E)、電場(chǎng)力(F)電場(chǎng)是物

2、質(zhì)的一種特殊形態(tài)，它存在于電荷的周?chē)臻g，電荷間的相互作用通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生。電場(chǎng)的基本特性是它對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。描述電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)。真空中的點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)為E=kq/r2。勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E=U/d。要注意理解：場(chǎng)強(qiáng)是電場(chǎng)的一種特性，與檢驗(yàn)電荷存在與否無(wú)關(guān)。E是矢量。它的方向即電場(chǎng)的方向，規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)的方向是正電荷在該點(diǎn)受力的方向。注意區(qū)別三個(gè)公式的物理意義和適用范圍。幾個(gè)電場(chǎng)疊加計(jì)算合場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，要按平行四邊形法則求其矢量和。其二，用電場(chǎng)線形象描述：電場(chǎng)線的密(疏)程度表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)(弱)。電

3、場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是方向相同、距離相等的互相平行的直線。要注意：a.電場(chǎng)線是使電場(chǎng)形象化而假想的線b.電場(chǎng)線起始于正電行而終止于負(fù)電荷。c.電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都不相交。電場(chǎng)力是電荷間通過(guò)電場(chǎng)相互作用的力。正(負(fù))電荷受力方向與E的方向相同(反)。4電勢(shì)能(B)、電勢(shì)(U)、電勢(shì)差(UAB)電勢(shì)能是電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。要注意理解：物理意義；電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)能是相對(duì)的，通常取電荷在無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，這樣，電勢(shì)能就有正負(fù)。電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的正(負(fù))功總等于電荷電勢(shì)能的減少(增加)，即

4、WAB=A-B。(A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn))。電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功，只跟電荷的始、末位置有關(guān)，跟具體路徑無(wú)關(guān)。電勢(shì)是反映電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量描述電勢(shì)有幾種方法。其一，用公式法定量描述：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)定義為U=/q。要注意理解：電勢(shì)是電場(chǎng)的一種特性，與檢驗(yàn)電荷存在與否無(wú)關(guān)。電勢(shì)是標(biāo)量。在SI制中的單位：1V=1JC。電勢(shì)是相對(duì)的，通常取無(wú)限遠(yuǎn)處(或大地)的電勢(shì)為零，這樣，電勢(shì)就有正負(fù)。幾個(gè)電場(chǎng)疊加計(jì)算合電勢(shì)時(shí)，只需求各個(gè)電場(chǎng)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)的代數(shù)和。其二，用等勢(shì)面形象描述：任意兩個(gè)等勢(shì)面不能相交。等勢(shì)面與電力線垂直。不同等勢(shì)面的電勢(shì)沿電力線方向逐漸降低。任何相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，場(chǎng)強(qiáng)大(小)的地

5、方等勢(shì)面間的距離小(大)。在同一等勢(shì)面上的任何兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是一族限電力線垂直的平面。電勢(shì)差指電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值，有時(shí)又叫做電壓。表示為UAB=UA-UB。注意：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差值是絕對(duì)的。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)實(shí)際上是指該點(diǎn)與無(wú)窮遠(yuǎn)處間的電勢(shì)差。電勢(shì)差有正負(fù)，UAB=-UBA。5電客(C)電容器的電容定義為C=Q/U。注意理解：電容是表征電容器特性的物理量。對(duì)于給定的電容器，C一定。電容器所帶電量指每個(gè)導(dǎo)體(或極板)所帶電量的絕對(duì)值。電容器的電容只眼它的結(jié)構(gòu)(兩個(gè)導(dǎo)體的大小、形狀、相對(duì)位置)、介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而與它所帶的電量q和電勢(shì)差U無(wú)關(guān)。平行板電容

6、器的電容C=S/4kd，表示C與介電常數(shù)成正比，跟正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。電容器的額定電壓應(yīng)低于擊穿電壓。6電流強(qiáng)度(I)電流強(qiáng)度是表示電流強(qiáng)弱的物理量。定義為I=q/t，要注意理解：電流的形成：電荷的定向移動(dòng)。導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件：一是要有可移動(dòng)的電荷；二是保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(如電源)。電流的方向：規(guī)定正電荷的移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较颉Ｔ谕?內(nèi))電路電流從電源的正(負(fù))極流向負(fù)(正)極。導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)速率并不快，電流的傳導(dǎo)速率即電場(chǎng)的傳播速率等于光速。7電阻(R)、電阻率()、超導(dǎo)體電阻是表示導(dǎo)體對(duì)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

7、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=RS/l，單位是歐姆“·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(減小)。當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)某些金屬、合金和化合物的電阻率會(huì)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?？杀硎緸閃=UIt。在純電阻電路中，W=UIt=I2Rt=U2t/R。電功的實(shí)用單位 1干瓦小時(shí)(度)=3.6×106焦。電熱指電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。在

8、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(dòng)機(jī)、電解槽等用電器)電路里，wQ；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，PUI=I2R=U2/R。9電源、電動(dòng)勢(shì)()、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(duì)于給定的電源，電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻和允許通過(guò)的最大電流一定。電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物g量之一。要注意理解：S是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無(wú)關(guān)。的物理意義；電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于路中通過(guò)1庫(kù)侖電量時(shí)電源所提供的電能。注意區(qū)別電動(dòng)勢(shì)和電壓的概念。電動(dòng)勢(shì)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)

9、化為其他形式的能的物理量，是反映電場(chǎng)力做功的特性。路端電壓是外電路兩端的電壓。可表示為：U=-U'(U'= Ir)。要明確：U隨I的變化規(guī)律。當(dāng)I增大時(shí)，U減??；當(dāng)I=0時(shí)，U=。U隨R的變化規(guī)律：當(dāng)R增大(減小)時(shí)，U隨著增大(減小)當(dāng)R(斷路)時(shí)，U=(據(jù)此原理可用伏特計(jì)直接測(cè))。當(dāng)R0(短路)時(shí)，U0，此時(shí)有I/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(qiáng)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(lái)沒(méi)有磁性的物體得到磁性的過(guò)程。11磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度(B)磁場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，

10、它存在于磁體周?chē)目臻g，磁體間的相互作用通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生。磁場(chǎng)的基本特性是它對(duì)放入其中的電流(或磁極)有磁場(chǎng)力的作用。磁感強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。描述磁感強(qiáng)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：B是磁場(chǎng)的一種特性，與磁場(chǎng)力F、電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線長(zhǎng)度l無(wú)關(guān)。B不是電流I所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。B是矢量。它的方向即圍場(chǎng)的方向，規(guī)定B的方向是磁針N極在該點(diǎn)受力的方向。在SI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(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)的磁力線是

11、以導(dǎo)線上各點(diǎn)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(chǎng)的磁力線與條形磁鐵相似。要注意：a.磁感線是使磁場(chǎng)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。磁場(chǎng)中任何兩條磁力線都不相交。12磁通量()為了研究穿過(guò)某一個(gè)面上的磁場(chǎng)，定義磁通量=BScos要理解：適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。物理意義：穿過(guò)磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條線。為所研究的平面的法線與B的夾角。磁通量有正負(fù)。在SI制中的單位為韋伯(Wb)，由B=/S，常稱(chēng)磁通密度。13電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()、感應(yīng)電流(I)電磁感應(yīng)是指利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。要注意

12、理解；產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流必需閉合電路。產(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(yùn)動(dòng)與穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化等效。14自感現(xiàn)象、自感電動(dòng)勢(shì)、自感系數(shù)(L)自感現(xiàn)象是指由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。飾產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。自感系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感，它是反映線圈特性的物理量。線圖越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，截面積越大，它的自感系數(shù)越大。另外，有鐵心的線圇的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵心時(shí)要大得多。15交流電、表征交流電的物理量交流電是指電流強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。交流電有單相和三相之分。中學(xué)所研究的是正弦交流電. 最大值 交流電的最大值是交流電在一周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值有效值交流電的有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)規(guī)定的，即如果在相同時(shí)間內(nèi)交流電和直流電通過(guò)相同的電阻所產(chǎn)生的熱量