物理選修3-1知識點(diǎn)

物理選修3-1知識點(diǎn)庫侖定律、電場強(qiáng)度重難點(diǎn)知識歸納及講解,一,電荷,庫侖定律1、電荷守恒定律和元電荷自然界中只有兩種電荷,正電荷和負(fù)電荷。電荷的多少叫做電荷量,正電荷的電荷量用正數(shù)表示,負(fù)電荷的電荷量用負(fù)數(shù)表示。同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。使物體帶電的方法有,,1,摩擦起電,,2,接觸帶電,,3,感應(yīng)起電。不管哪種方式使物體帶電,都,19是由于電荷轉(zhuǎn)移的結(jié)果。元電荷e=1.60×10C.2、電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做電荷守恒定律。3、比荷,帶電粒子的電荷量與粒子的的質(zhì)量之比,叫做該粒子的比荷。4、庫侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。,1,公式922,2,k=9.0×10N?m/c,3,適用于點(diǎn)電荷,注意,看作點(diǎn)電荷的前提是帶電體間的距離遠(yuǎn)大于帶電體的尺寸5、由于物體帶電是由于電荷的轉(zhuǎn)移,可知,物體所帶電荷量或者等于電荷量e,或者等于電荷量e的整數(shù)倍。電荷量e稱為元電荷,e=1.60,19×10C,比荷C/kg.6、點(diǎn)電荷,如果帶電體的距離比它們自身的大小大得多,帶電體的大小和形狀忽略不計(jì)。這樣的帶電體可看作點(diǎn)電荷,它是一種理想化的物理模型。,二,電場,電場強(qiáng)度1、電場的基本性質(zhì),就是對放入其中的電荷有力的作用,這種力叫做電場力。2、電場是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)。3、電場強(qiáng)度放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng)。,1,公式,2,單位V/m,1V/m=1N/C,3,矢量性,規(guī)定正電荷在該點(diǎn)受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)的方向。4、點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)5、電場的疊加原理,如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,它們的電場就互相疊加,形成合電場。這時(shí)某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。這叫做電場的疊加原理。6、電場強(qiáng)度,電場強(qiáng)度是反映電場“力的性質(zhì)”的物理量,是定義式,而僅適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場。電場強(qiáng)度由表達(dá),但E與F和q無關(guān),E由場源和位置決定。7、勻強(qiáng)電場(1)定義,電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同的電場就叫勻強(qiáng)電場.(2)勻強(qiáng)電場的電場線,是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強(qiáng)電場.如圖所示。8、電場線在電場中畫出一系列從正電荷或無窮遠(yuǎn)處出發(fā)到負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處終止的曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致,此曲線叫電場線。電場線的特點(diǎn),(1)電場線是起源于正電荷或無窮遠(yuǎn)處,終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處的有源線。(2)電場線不閉合、不相交、不間斷的曲線。(3)電場線的疏密反映電場的強(qiáng)弱,電場線密的地方場強(qiáng)大,電場線稀的地方場強(qiáng)小。(4)電場線不表示電荷在電場中的運(yùn)動軌跡,也不是客觀存在的曲線,而是人們?yōu)榱诵蜗笾庇^的描述電場而假想的曲線。常見電場的電場線電場線圖電場簡要描述樣正點(diǎn)電荷發(fā)散狀負(fù)點(diǎn)電荷會聚狀等量同號相斥狀電荷等量異號相吸狀電荷平行的、等間距的、同勻強(qiáng)電場向的直線電勢差、電勢能和等勢面重難點(diǎn)知識歸納與講解1、電勢差,電荷在電場中由一點(diǎn)A移動到另一點(diǎn)B時(shí),電場力所做的功WAB與電荷電量q的比值,叫做AB兩點(diǎn)的電勢差。表達(dá)式為,說明,,1,定義式中,為q從初位置A移動到末位置B電場力做的功,可為正值,也可為負(fù)值,q為電荷所帶的電量,正電荷取正值,負(fù)電荷取負(fù)值。,2,電場中兩點(diǎn)的電勢差,由這兩點(diǎn)本身的初、末位置決定。與在這兩點(diǎn)間移動電荷的電量、電場力做功的大小無關(guān)。在確定的電場中,即使不放入電荷,任何兩點(diǎn)間的電勢差都有確定的值,不能認(rèn)為與成正比,與q成反比。只是可以利用、q來計(jì)算A、B兩點(diǎn)電勢差。,3,公式適用于任何電場。2、電勢,在電場中某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)相對零電勢點(diǎn)的電勢差,也等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn),零電勢點(diǎn),時(shí)電場力所做的功,電勢記作,電勢是相對的,某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),沿電場線的方向,電勢逐點(diǎn)降低。說明,,1,電勢的相對性。,2,電勢是標(biāo)量。電勢是只有大小、沒有方向的物理量,電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)的電勢高于和低于零電勢。,3,電勢與電勢差的比較電勢與電勢差都是反映電場本身的性質(zhì),能的性質(zhì),的物理量,與檢驗(yàn)電荷無關(guān),電勢與電勢差都是標(biāo)量,數(shù)值都有正負(fù),單位相同,U=,。某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),兩點(diǎn)間的電勢差與ABAB零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)。3、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系。,1,電場力做功的特點(diǎn)在電場中移動電荷時(shí),電場力所做的功只與電荷的起止位置有關(guān),與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān),這一點(diǎn)與重力做功相同。,2,電勢能ε電荷在電場中具有的勢能叫做電勢能,電勢能屬于電荷和電場系統(tǒng)所有。,3,電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電場力的功與電勢能的數(shù)量關(guān)系W=ε,ε=?ε。ABAB電場力做正功時(shí),電荷的電勢能減小,電場力做負(fù)功時(shí),電荷的電勢能增加,電場力做了多少功,電荷的電勢能就變化多少,即?ε=W=qU。ABAB4、等勢面的概念及特點(diǎn),1,等勢面電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫做等勢面。,2,等勢面的特點(diǎn)?電場線與等勢面處處垂直,且總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,?在同一等勢面上移動電荷時(shí)電場力不做功,?處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個(gè)等勢體,導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢面,?導(dǎo)體表面的電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。,3,熟悉勻強(qiáng)電場、點(diǎn)電荷的電場、等量異種電荷的電場、等量同種點(diǎn)電荷的電場的等勢面的分布情況。?點(diǎn)電荷電場中的等勢面,是以電荷為球心的一簇球面,?等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面,是兩簇對稱曲面?等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面,是兩簇對稱曲面,?勻強(qiáng)電場中的等勢面,是垂直于電場線的一簇平面.三、重難點(diǎn)知識剖析5、電勢與等勢面,1,電勢是描述電場中單個(gè)點(diǎn)的電場性質(zhì),而等勢面是描述電場中各點(diǎn)的電勢分布。,2,電場線是為了描述電場而人為引入的一組假想線,但等勢面卻是實(shí)際存在的一些面,它從另一角度描述了電場。,3,等勢面的性質(zhì)?同一等勢面上任意兩點(diǎn)間的電勢差為零,?不同的等勢面一定不會相交或相切,6、比較電荷在電場中某兩點(diǎn)電勢能大小的方法(1)場源電荷判斷法離場源正電荷越近,試驗(yàn)正電荷的電勢能越大,試驗(yàn)負(fù)電荷的電勢能越小,離場源負(fù)電荷越近,試驗(yàn)正電荷的電勢能越小,試驗(yàn)負(fù)電荷的電勢能越大,(2)電場線法正電荷順著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸減小,逆著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸增大,負(fù)電荷順著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸增大,逆著電場線的方向移動時(shí),電勢能逐漸減小,(3)做功判斷法無論正、負(fù)電荷,電場力做正功,電荷從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方,反之,如果電荷克服電場力做功,那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方,7、電場中電勢高低的判斷和計(jì)算方法(1)根據(jù)電場線方向判斷,因沿電場線方向各點(diǎn)電勢總是越來越低,而逆著電場線方向電勢總是逐漸升高,(2)根據(jù)等勢面的分布和數(shù)值,都畫在同一圖上,直接從圖上判定電勢高低,(3)根據(jù)電場力做功公式判定,當(dāng)已知q和W時(shí),由公式W=qU,ABABAB則U=W/q判定,ABAB8、電勢能與電勢的關(guān)系(1)電勢是反映電場電勢能的性質(zhì)的物理量,還可以從能的角度定義電勢,電場中某點(diǎn)的電荷具有的電勢能ε跟它的電荷量的比值,叫做該點(diǎn)的電勢,即或者ε=qφ,某點(diǎn)的電勢與該點(diǎn)是否有電荷無關(guān),(2)正電荷在電勢為正值的地方電勢能為正值,在電勢為負(fù)值的地方電勢能為負(fù)值,負(fù)電荷在電勢為正的地方電勢能為負(fù)值,在電勢為負(fù)的地方電勢能為正值,(3)電勢是由電場決定,電勢能是由電場和電荷共同決定的,它們都是標(biāo)量、相對量,當(dāng)零勢點(diǎn)確定以后,各點(diǎn)電勢有確定的值,由于存在兩種電荷,則在某一點(diǎn)不同種電荷的電勢能有的為正值,也有的為負(fù)值,(4)在實(shí)際問題中,我們主要關(guān)心的是電場中兩點(diǎn)間的電勢差U和AB在這兩點(diǎn)間移動電荷時(shí),電荷電勢能的改變量?ε。U和?ε都與ABABAB零電勢點(diǎn)的選擇無關(guān),有關(guān)系式,?ε=qU,ABAB9、電勢與場強(qiáng)的比較(1)場強(qiáng)是反映電場力的性質(zhì),電勢是反映電場能的性質(zhì),它們都是由比值定義的物理量,因而它們都是由電場本身確定的,與該點(diǎn)放不放電荷無關(guān),(2)電場強(qiáng)度是矢量,電場確定后,各點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向都惟一地確定了,(即各點(diǎn)場強(qiáng)大小有確定的值)電勢是標(biāo)量,是相對量,電場確定后,各點(diǎn)電勢的數(shù)值還可隨零電勢點(diǎn)的不同而改變,電場線的密度表示場強(qiáng)的大小,電場線上各點(diǎn)的切線方向表示場強(qiáng)的方向,沿電場線的方向,電勢越來越低,但不能表示電勢的數(shù)值,電容器、帶電粒子在電場中的運(yùn)動重難點(diǎn)知識歸納與講解1、電容器的電容、平行板電容器的電容(1)電容器,兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器.(2)電容,電容器所帶的電荷量Q(一個(gè)極板所帶電荷量的絕對值)與兩個(gè)極板間的電勢差U的比值,即電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.(3)常用電容器,紙質(zhì)電容器、電解電容器、平行板電容器、可變電容器.其中電解電容器連接時(shí)應(yīng)注意其“，”、“,”極.(4)平行板電容器,平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成比,跟兩板正對面積S成正比,跟兩板間距離d成反比,即(5)對電容器電容的兩個(gè)公式的理解.?公式是電容的定義式,適用于任何電容器.對于一個(gè)確定的電容器,其電容只由本身的因素決定,而與其電荷量Q和電壓U無關(guān).?公式是平行板電容器的決定式,只適用于平行板電容器.2、平行板電容器的動態(tài)分析充電后平行板電容器兩極板間形成的電場,可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場,由于某種原因使電容C發(fā)生了改變,就會導(dǎo)致電容器的電荷量Q,兩板間電壓U,勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E發(fā)生相應(yīng)的變化,這類問題常見于兩種情況,(1)電容器一直與電源相連接.此時(shí)電容器兩極板間電勢差U保持不變.(2)電容器充電后與電源斷開.此時(shí)電容器所帶的電荷量Q保持不變.分析的基本思路是,3、帶電粒子在電場中加速帶電粒子進(jìn)入電場中加速,若不計(jì)粒子重力,根據(jù)動能定理,有當(dāng)初速度v=0時(shí),末速度v的大小只與帶電粒子的荷質(zhì)比和加速0電壓U有關(guān),而與粒子在電場中的位移無關(guān).4、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子沿垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后,做類平拋運(yùn)動,如圖所示,設(shè)粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,初速度為v,兩平行金屬0板間電壓為U,板長為L,板間距離為d,則平行于板方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動,L=vt0垂直于板方向的分運(yùn)動是初速為零的勻加速直線運(yùn)動所以,側(cè)移距離偏轉(zhuǎn)角θ滿足5、示波管的原理(1)結(jié)構(gòu),示波管是由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成的,管內(nèi)抽成真空.(2)原理,如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上掃描電壓,同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上所要研究的信號電壓,若其周期與掃描電壓的周期相同,在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時(shí)間變化的圖線.6、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動有兩類問題,一是運(yùn)動和力的關(guān)系問題,常用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式去分析解決,二是運(yùn)動過程中的能量轉(zhuǎn)化問題,常用動能定理或能量守恒定律去分析解決.(1)在交變電場中的運(yùn)動?在交變電場中做直線運(yùn)動.粒子進(jìn)入電場時(shí)的速度方向(或初速為零)跟電場力方向平行,在交變電場力作用下,做加速、減速交替變化的直線運(yùn)動,通常運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式分析求解.?在交變電場中的偏轉(zhuǎn),粒子進(jìn)入電場時(shí)的速度方向跟電場力方向垂直,若粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間遠(yuǎn)小于交變電場的周期,可近似認(rèn)為粒子在通過電場的過程中電場力不變,而做類平拋運(yùn)動.(2)在勻強(qiáng)電場與重力場的復(fù)合場中運(yùn)動處理復(fù)合場有關(guān)問題的方法常有兩種,?正交分解法,將復(fù)雜的運(yùn)動分解為兩個(gè)相互正交的簡單直線運(yùn)動,分別去研究這兩個(gè)分運(yùn)動的規(guī)律,然后運(yùn)用運(yùn)動合成的知識去求解復(fù)雜運(yùn)動的有關(guān)物理量.?等效法,由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場中所受到的電場力和重力都是恒力,因此,可將電場力F和重力G進(jìn)行合成如圖所示,這樣復(fù)合場就等效為一個(gè)簡單場,將其合力F合與重力場的重力類比,然后利用力學(xué)規(guī)律和方法進(jìn)行分析和解答.恒定電流重點(diǎn)知識歸納及講解,一,電流1、電流的一層含義,1,大量自由電荷定向移動形成電流的現(xiàn)象,,2,物體中有大量的自由電荷是形成電流的內(nèi)因,電壓是形成電流的外因。2、電流的另一層含義,1,意義,表示電流強(qiáng)弱的物理量,2,定義,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間的比值叫電流。,3,公式,,定義式,,4,單位,安培,A,,毫安,mA,、微安,μA,,5,是標(biāo)量,方向規(guī)定,正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?6,方向不隨時(shí)間而改變的電流叫直流電,方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間而改變的電流叫恒定電流。3、電流的微觀表達(dá)式,I=nqSvn—單位體積內(nèi)電荷數(shù)q—自由電荷量S—導(dǎo)體的橫截面v—電荷定向移動的速率4、導(dǎo)線中的電場,導(dǎo)線中的電場是兩部分電荷共同作用的結(jié)果,其一是電源正、負(fù)極產(chǎn)生的電場,可以將該電場分解為兩個(gè)方向,沿導(dǎo)線方向的分量使只有電子沿導(dǎo)線做定向移動,形成電流,垂直導(dǎo)線方向的分量使自由電子向?qū)Ь€的某一側(cè)聚集,從而使導(dǎo)線的兩側(cè)出現(xiàn)正、負(fù)凈電荷分布。這些電荷分布產(chǎn)生附加電場,該電場將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直導(dǎo)線方向的電場,直到使導(dǎo)線中該方向合場強(qiáng)為零,而達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí)導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持與導(dǎo)線平行,自由電子只存在定向移動。,二,電動勢1、電源,通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。2、電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移動到正極所做的功3、表達(dá)式,4、內(nèi)阻,電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成,這個(gè)電阻叫做電源的內(nèi)阻。,三,歐姆定律內(nèi)容,導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比,即,適用于金屬導(dǎo)體和電解液,不適用于氣體導(dǎo)電,。電阻的伏安特性曲線,注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意,當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí),電阻的伏安特性曲線不再是過原點(diǎn)的直線。,四,電阻定律,導(dǎo)體的電阻R跟它的長度l成正比,跟它的橫截面積S成反比。,1,ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,叫材料的電阻率,反映該材料的性質(zhì),不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì),。單位是Ω?m。,2,純金屬的電阻率小,合金的電阻率大。,3,材料的電阻率與溫度有關(guān)系,?金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,可以理解為溫度升高時(shí)金屬原子熱運(yùn)動加劇,對自由電子的定向移動的阻礙增大。,鉑較明顯,可用于做溫度計(jì),錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變,可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。?半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小,可以理解為半導(dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電,溫度升高時(shí)半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大,導(dǎo)電能力提高,。?有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0K時(shí),電阻率突然減小到零——這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度TC。我國科學(xué)家在1989年把T提高到130K?，F(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo)。C注意,公式R,是電阻的定義式,而R=ρ是電阻的決定式。R與U成正比或R與I成反比的說法是錯(cuò)誤的,導(dǎo)體的電阻大小由長度、截面積及材料決定,一旦導(dǎo)體給定,即使它兩端的電壓U,0,它的電阻仍然存在。電功和電功率重、難點(diǎn)知識歸納和講解,一,電功和電熱1、電功,電流流過導(dǎo)體,導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動,在驅(qū)使自由電荷定向運(yùn)動的過程中,電場力對自由電荷做了功,簡稱為電功。電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度。其計(jì)算公式,2W=qU,W=UIt,W=Pt是普適公式而W=IRt和,只適用于純6電阻電路的運(yùn)算。單位,1度=1千瓦時(shí)=3.6×10焦耳。22、電熱,Q=IRt是焦耳通過多次實(shí)驗(yàn)得到的,是電能轉(zhuǎn)化為熱能的定量計(jì)算公式。變形公式,。3、電功和電熱的關(guān)系,W?Q4、電流通過做功,電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路叫純電阻電路,電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等的電路叫非純電阻電路.,二,電功率和熱功率1、電功率,電功率是描述電流做功快慢的物理量。由功率公式P=W/t得2P=UIt/t=UI,這兩個(gè)公式是普適公式,而P=IR,P=只適用于純電阻電路。2、電熱功率,電熱功率是描述電流做功產(chǎn)生電熱快慢程度的物理量。由功率。3、電功率和電熱功率的關(guān)系,P?PQ.4、額定功率和實(shí)際功率.,1,額定功率,指用電器正常工作時(shí)的功率,當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓時(shí),電流也達(dá)到額定電流,功率達(dá)到額定功率。,2,實(shí)際功率,指用電器在實(shí)際電壓下電流做功的功率,只有當(dāng)實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí),實(shí)際功率才等于額定功率。,3,在忽略R的變化時(shí),有如下關(guān)系,,三,串聯(lián)電路的特點(diǎn)1、電流,串聯(lián)電路中電流強(qiáng)度處處相等,I=I=I=I.1232、電壓,串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體兩端的電壓之和。U=U，U，U.1233、電阻,串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和。R=R，R，R.1234、分壓原理,串聯(lián)電路中的電阻起分壓作用,電壓的分配與電阻成正比。U,U,U=IR,IR,IR=R,R,R1231231235、電功率、電功,串聯(lián)電路中的電功率、電功與電阻成正比。222P,P,P=IR,IR,IR=R,R,R123123123222W,W,W=IRt,IRt,IRt=R,R,R123123123,四,并聯(lián)電路的特點(diǎn)1、電流,并聯(lián)電路中干路中的總電流等于各支路中電流之和。I=I，I，I.1232、電壓,并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓都相等。U=U=U=U1233、電阻,并聯(lián)電路中,總電阻的倒數(shù),等于各支路電阻的倒數(shù)之和..4、分流原理,并聯(lián)電路中的電阻起分流作用,電流的分配與電阻成反比。I,I,I=1235、電功率、電功,并聯(lián)電路中各支路中的電功率、電功與電阻成反比。P,P,P=123W,W,W=123,五,混聯(lián)電路1、解決混聯(lián)電路的方法是,,1,求混聯(lián)電路的等效電路,,2,運(yùn)用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。2、畫等效電路圖即是等效替代的方法,對復(fù)雜電路進(jìn)行等效變換的一般原則是,,1,無阻導(dǎo)線可縮成一點(diǎn),一點(diǎn)也可以延展成無阻導(dǎo)線,,2,無電流的支路化簡時(shí)可以去掉,,3,電勢相同的點(diǎn)可以合并,,4,理想電流表可以認(rèn)為短路,理想的電壓表可認(rèn)為斷路,電壓穩(wěn)定時(shí),電容器處可認(rèn)為斷路。一、基本規(guī)律1,電荷守恒定律(1)內(nèi)容,電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持不變。(2)變式表述,一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和不變。2,庫侖定律(1)內(nèi)容,真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。(2)表達(dá)式,F=q1q2,r2,F叫庫侖力或靜電力,F可以是引力(q1、q2為異種電荷),也可以是斥力(q1、q2為同種電荷)。k叫靜電力常量,公式中各量均取國際單位制時(shí),可k=(3)適用條件,q1、q2為真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷。二、電場力的性質(zhì)1,電場強(qiáng)度(1)定義,放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的比值,叫做電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度是反映電場的力的性質(zhì)的物理量,與試探電荷的電荷量q及其受到的靜電力F都無關(guān)。(2)定義式,E=F,q,適用于任何電場,E的方向沿電場線的切線方向,與正電荷所受的電場力方向相同。變式表述,在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢,表達(dá)式,。(3)表達(dá)式,E=kq,r2,只適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場。(4)疊加原理,電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。均勻帶電球體(或球殼)外各點(diǎn)的電場強(qiáng)度,式中r為球心到該點(diǎn)的距離(r大于球體或球殼的半徑),Q為整個(gè)球體(或球殼)所帶的電荷量。2,電場線,為了形象地了解和描述電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向而假想的線,電場線并不是帶電粒子的運(yùn)動軌跡。其特點(diǎn),(1)電場線是起始于正電荷或無窮遠(yuǎn),終止于無窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷的不閉合的曲線,(2)電場線在電場中不相交,(3)用電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小,電場線上某點(diǎn)的切線方向描述該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。實(shí)例,(1)勻強(qiáng)電場的電場線是間距相等、互相平行有方向的直線,(2)等量同(異)種電荷連線和中垂線上電場強(qiáng)度和電勢的特點(diǎn)。三、電場能的性質(zhì)1,能量描述(1)電勢能,電荷在電場中具有的勢能。與重力勢能類比,電荷在某點(diǎn)的電勢能,等于靜電力是把它從該點(diǎn)移動到零勢能位置時(shí)所做的功。(2)電勢,電荷在電場中的某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值。其表達(dá)式,。(3)等勢面,電場中電勢相同的點(diǎn)構(gòu)成的面。其特點(diǎn),?等勢面垂直電場線,?電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,等勢面的疏密程度可表示電場強(qiáng)度的大小,?任意兩個(gè)等勢面都不會相交,?在同一等勢面上移動電荷時(shí)電場力不相交。(4)電勢差,電場中兩點(diǎn)間電勢的差值,即電壓。其表達(dá)式,。在勻強(qiáng)電場中,可表示為,,其中d為電荷在電場強(qiáng)度方向上的位移。2,能量量度(1)電場力做功的特點(diǎn),電場力對電荷做的功只與電荷的初、末位置有關(guān),而與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān),電場力對電荷做正功時(shí),電荷的電勢能減小,電場力對電荷做負(fù)功時(shí),電荷的電勢能增加。電場力做的功等于電勢能的減小量。(2)電場力做功的計(jì)算方法表述,?與電勢能改變量的關(guān)系,?與電勢差的關(guān)系,?根據(jù)動能定理計(jì)算,?由功的公式計(jì)算,,此方法只適用于勻強(qiáng)電場。四、靜電場的應(yīng)用1,靜電平衡現(xiàn)象(1)靜電平衡狀態(tài),導(dǎo)體中沒有電荷的定向移動。(2)靜電平衡的原因,外電場和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場所疊加的合電場為零。(3)靜電平衡的特點(diǎn),?導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零,?凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面,分布情況與導(dǎo)體表面的曲率有關(guān),?導(dǎo)體是等勢體,導(dǎo)體表面是等勢面,在導(dǎo)體表面上移動電荷,電場力不做功,?導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向垂直該點(diǎn)所在的切面垂直。(4)靜電平衡的應(yīng)用實(shí)例,尖端放電和靜電屏蔽等。2,電容器的電容(1)定義,電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值。(2)定義式,C=Q,U(3)物理意義,電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,是由電容器本身的性質(zhì)(導(dǎo)體的大小、形狀、相對位置及電介質(zhì))決定的,與電容器是否帶電無關(guān)。(4)平行板電容器的電容的決定式,C=εS,4k?d,其中S為極板的正對面積,d為極板間的距離,k為靜電力常量,r為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。利用控制變量法探究C的有關(guān)因素。3,帶電粒子只在電場力作用下的加速與偏轉(zhuǎn)(1)加速,作加速直線運(yùn)動,利用動能定理求解粒子被加速后的速度。(2)偏轉(zhuǎn),作類平拋運(yùn)動,利用運(yùn)動學(xué)公式計(jì)算,豎直方向的速度,其中v為垂直電場線的入射速度,??豎直方向的位移第三章恒定電流一、電源和電流1、電流產(chǎn)生的條件,,1,導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電荷,金屬導(dǎo)體——自由電子,電解質(zhì)溶液——正負(fù)離子,導(dǎo)電氣體——正負(fù)離子和電子,,2,導(dǎo)體兩端存在電勢差,電壓,,3,導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件,是保持導(dǎo)體兩端的電勢差。2電流的方向電流可以由正電荷的定向移動形成,也可以是負(fù)電荷的定向移動形成,也可以是由正負(fù)電荷同時(shí)定向移動形成。習(xí)慣上規(guī)定,正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。說明,,1,負(fù)電荷沿某一方向運(yùn)動和等量的正電荷沿相反方向運(yùn)動產(chǎn)生的效果相同。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動方向相反。,2,電流有方向但電流強(qiáng)度不是矢量。,3,方向不隨時(shí)間而改變的電流叫直流,方向和強(qiáng)度都不隨時(shí)間改變的電流叫做恒定電流。通常所說的直流常常指的是恒定電流。二、電動勢1,電源,1,電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。,2,非靜電力在電源中所起的作用,是把正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極,同時(shí)在該過程中非靜電力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能?！咀⒁狻吭诓煌碾娫粗?是不同形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。2,電動勢,1,定義,在電源內(nèi)部,非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。,2,定義式,E=W/q,3,物理意義,表示電源把其它形式的能,非靜電力做功,轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動勢越大,電路中每通過1C電量時(shí),電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多?！咀⒁狻??電動勢的大小由電源中非靜電力的特性,電源本身,決定,跟電源的體積、外電路無關(guān)。?電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí),電源兩極間的電壓。?電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。3,電源,池,的幾個(gè)重要參數(shù)?電動勢,它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì),與電池的大小無關(guān)。?內(nèi)阻,r,:電源內(nèi)部的電阻。?容量,電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。其單位是,A?h,mA?h.【注意】,對同一種電池來說,體積越大,容量越大,內(nèi)阻越小。三、歐姆定律1、導(dǎo)體的電阻?定義,導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值,叫做這段導(dǎo)體的電阻。?公式,R=U/I,定義式,說明,A、對于給定導(dǎo)體,R一定,不存在R與U成正比,與I成反比的關(guān)系,R只跟導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)B、這個(gè)式子,定義,給出了測量電阻的方法——伏安法。C、電阻反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用2、歐姆定律?定律內(nèi)容,導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比,跟它的電阻成反比。?公式,I=U/R?適應(yīng)范圍,一是部分電路,二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液3、導(dǎo)體的伏安特性曲線,1,伏安特性曲線,用縱坐標(biāo)表示電流I,橫坐標(biāo)表示電壓U,這樣畫出的I-U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。,2,線性元件和非線性元件線性元件,伏安特性曲線是通過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件。非線性元件,伏安特性曲線是曲線,即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件4、導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系,1,對同一導(dǎo)體,導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比。,2,在相同電壓下,U/I大的導(dǎo)體中電流小,U/I小的導(dǎo)體中電流大。所以U/I反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì),叫做電阻,R,,3,在相同電壓下,對電阻不同的導(dǎo)體,導(dǎo)體的電流跟它的電阻成反比。四、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1、串聯(lián)電路?電路中各處的電流強(qiáng)度相等。I=I=I=I=…123?電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和U=U+U+U+…123?串聯(lián)電路的總電阻,等于各個(gè)電阻之和?！璕=R+R+R+123?電壓分配,U/R=U/RU/R=U/R112211?n個(gè)相同電池,E、r,串聯(lián),E=nEr=nrnn2?串聯(lián)電路的功率分配,P=IRP1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn2、并聯(lián)電路并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。?U=U=U=U=…123?電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路電流強(qiáng)度之和。I=I+I+I+…123?并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù),等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和。1/R=1/R+1/R+1/R+對兩個(gè)電阻并聯(lián)有,R=RR/12312,R+R,12?電流分配,I/I=R/RI/I=R/R121211?n個(gè)相同電池,E、r,并聯(lián),E=Er=r/nnn?并聯(lián)電路的功率分配,2P1R1=P2R2=P3R3=…=PnRn=U3、幾點(diǎn)注意事項(xiàng),?幾個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻為一個(gè)電阻的幾分之一,?若不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻,?若某一支路的電阻增大,則總電阻也隨之增大,?若并聯(lián)的支路增多時(shí),總電阻將減小,?當(dāng)一個(gè)大電阻與一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻。4、分壓作用和電壓表:說明:如果給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,分擔(dān)一部分電壓,就可以用來測量較大的電壓了.加了分壓電阻并在刻度板上標(biāo)出電壓值,就把電流表改裝成了電壓表.電壓表的量程越大,串聯(lián)的電阻R越大。因?yàn)殡娏饕欢ā?、分流作用和電流表(安培表):說明:并聯(lián)電阻可以分擔(dān)一部分電流,并聯(lián)電阻的這種作用叫做分流作用,作這種用途的電阻又叫做分流電阻.為了使電流表能夠測量幾個(gè)安培甚至更大的電流,可能給它并聯(lián)個(gè)分流電阻,分掉一部分電流,這樣在測量大電流時(shí),通過電流表的電流也不致超過滿偏電流Ig.電流表的量程越大,并聯(lián)的電阻越小。因?yàn)殡妷阂欢?。五、焦耳定?、電功定義,電路中電場力對定向移動的電荷所做的功,簡稱電功,通常也說成是電流的功。用W表示。實(shí)質(zhì),是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,在轉(zhuǎn)化過程中,能量守恒,即有多少電能減少,就有多少其他形式的能增加?！咀⒁狻抗κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度,電流做了多少功,就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即電功等于電路中電能的減少,這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵表達(dá)式,W=Iut【說明】,?表達(dá)式的物理意義,電流在一段電路上的功,跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。?適用條件,不隨時(shí)間變化——恒定電流I、U2、電功率?定義,單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功?表達(dá)式,P=W/t=UI,對任何電路都適用,上式表明,電流在一段電路上做功的功率P,和等于電流I跟這段電路兩端電壓U的乘積。?額定功率和實(shí)際功率額定功率,用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓,在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。實(shí)際功率,用電器在實(shí)際電壓下的功率。實(shí)際功率P=IU,U、I分實(shí)別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。3、焦耳定律,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流的二次方,導(dǎo)體的2電阻和通電時(shí)間成正比公式,Q=IRt說明,a.(1)式表明電流通過導(dǎo)體時(shí)要發(fā)熱,焦耳定律就是研究電流熱效應(yīng)定量規(guī)律的。b.(1)式中各量的單位.4、電功和電熱的關(guān)系:設(shè)問:電流通過電路時(shí)要做功,同時(shí),一般電路都是有電阻的,因此電流通過電路時(shí)也要生熱.那么,電流做的功跟它產(chǎn)生的熱之間,又有什么關(guān)系呢?,1,、純電阻電路.如圖所示,電阻R,電路兩端電壓U,通過的電流強(qiáng)度I.電功即電流所做的功:W=UIt.2電熱即電流通過電阻所產(chǎn)生的熱量:Q=IRt由部分電路歐姆定律:U=IR2W=UIt=IRt=Q表明:在純電阻電路中,電功等于電熱.也就是說電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能22電功表達(dá)式:W=UIt=IRt=(U/R)/t22電功率的表達(dá)式:P=UI=IR=U/R,2,非純電阻電路.如圖所示,電燈L和電動機(jī)M的串聯(lián)電路中,電能各轉(zhuǎn)化成什么能?電流通過電燈L時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能.電流通過電動機(jī)時(shí),電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能.電流通過電動機(jī)M時(shí)電功即電流所做的功(電動消耗的電能):W=UIt2電熱即電流通過電動機(jī)電阻時(shí)所產(chǎn)生的熱量:Q=IRt2W(=UIt)=機(jī)械能+Q(=IRt)表明:在包含有電動機(jī),電解槽等非純電阻電路中,電功仍等于UIt,22電熱仍等于IRt.但電功不再等于電熱而是大于電熱了.UIt,IRt2電功表達(dá)式:W=UIt?Q=IRt2電功率表達(dá)式:P=UI?IR2發(fā)熱功率表達(dá)式:P=IR?UI5、應(yīng)用歐姆定律須注意對應(yīng)性。1,選定研究對象電阻R后,I必須是通過這只電阻R的電流,U必,須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路,不能直接用于含有電動機(jī)、電解槽等用電器的電路。,2,公式選取的靈活性。UI,R?計(jì)算電流,除了用外,還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系,I=I+I12?計(jì)算電壓,除了用U=IR外,還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關(guān)系,U=U+U12?計(jì)算電功率,無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián),總功率都等于各電阻功率之和,P=P+P12對純電阻,電功率的計(jì)算有多種方法,2U2P=UI=IR=R以上公式I=I+I、U=U+U和P=P+P既可用于純電阻電路,也121212可用于非純電阻電路。既可以用于恒定電流,也可以用于交變電流。六、電阻定律1、電阻定律R=ΡL/S2、電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量.材料的電阻率隨溫度的變化而改變,某些材料的電阻率會隨溫度的升高而變大,如金屬材料,,某些材料的電阻率會隨溫度的升高而減小,如半導(dǎo)體材料、絕緣體等,,而某些材料的電阻率隨溫度變化極小,如康銅合金材料,3、式中ρ是比例常數(shù),它與導(dǎo)體的材料有關(guān),是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量,稱為材料的電阻率。,1,電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量。,2,單位,歐?米,Ω?m,4、純金屬的電阻率小,合金的電阻率較大,橡膠的電阻率最大電阻率小用作導(dǎo)電材料,電阻率大的用作絕緣材料.改變電阻可以通過改變導(dǎo)體的長度,改變導(dǎo)體橫截面積或是更換導(dǎo)體材料等途徑。5、材料的電阻率跟溫度有關(guān)系,各種材料的電阻率都隨溫度而變化.a,金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,用這一特點(diǎn)可制成電阻溫度計(jì)(金屬鉑).b,康銅,錳銅等合金的電阻率隨溫度變化很小,故常用來制成標(biāo)準(zhǔn)電阻.c,當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí),某些材料的電阻率突然減小到零,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象,處于這種狀態(tài)的物體叫做超導(dǎo)體七、閉合電路的歐姆定律1,閉合電路歐姆定律εε=U+U′,I=或ε=IR+Ir,都稱為閉合電路歐姆定律。Rr，式中,ε,若電源是幾個(gè)電池組成的電池組,應(yīng)為整個(gè)電池組的總電動勢,r為總內(nèi)阻,R為外電路總電阻,I為電路總電流強(qiáng)度。應(yīng)注意,ε=U+U′和ε=IR+Ir,兩式表示電源使電勢升高等于內(nèi)外電路上的電勢降落總和,ε理解為電源消耗其它形式能使電荷電勢升高。IR、Ir理解為在內(nèi)外電路上電勢降落。,也稱為電壓降,2,討論路端電壓,電路總電流隨外電路電阻變化而變化的規(guī)律εRr，根據(jù),ε=U+U′、U′=Ir、I=,ε、r不變R??I?,U?、U′?,當(dāng)R??時(shí),I=0、U=ε、U′=0,也稱為斷路時(shí),R??I?,U?、U′?,當(dāng)R=0時(shí),I=,短路電流強(qiáng)度,U=0、U′=E/rε3,在閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系從功率角度討論能量轉(zhuǎn)化更有實(shí)際價(jià)值電源消耗功率,有時(shí)也稱為電路消耗總功率,,P=εI總外電路消耗功率,有時(shí)也稱為電源輸出功率,,P=UI出2內(nèi)電路消耗功率,一定是發(fā)熱功率,,P=Ir內(nèi)2εI=UI+Ir4,電源輸出功率隨外電路電阻變化關(guān)系ε、r為定值,R為自變量,P為因變量。出2εεε2()Rr，Rr，P=UI=?R?=?R,討論該函數(shù)極值可知,R=r出Rr，時(shí),輸出功率有極大值,2ε4rP=,電源輸出功率與外阻關(guān)系圖象如圖2所示,R,r時(shí),隨R出增大輸出功率增大,R=r輸出功率最大,R,r時(shí),隨R增大,輸出功率減小。閉合電路的歐姆定律重、難點(diǎn)知識歸納和講解,一,閉合電路歐姆定律1、電源電動勢,電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電動勢是表征電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)大小的物理量,電動勢的大小由電源本身的性質(zhì)決定,數(shù)值等于電路中通過1C電量時(shí)電源所提供的能量,也等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓,電動勢是標(biāo)量,方向規(guī)定為由電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極的方向?yàn)殡娫措妱觿莸姆较颉?、閉合電路歐姆定律,1,閉合電路由電源的內(nèi)部電路和電源的外部電路組成,也可叫含電源電路、全電路。,2,在閉合電路里,內(nèi)電路和外電路都適用部分電路的歐姆定律,設(shè)電源的內(nèi)阻為r,外電路的電阻為R,那么電流I通過內(nèi)阻時(shí)在電源內(nèi)部的電壓降U=Ir,電流流過外電阻時(shí)的電壓降為U=IR,由U，內(nèi)外外U=E,得。該式反映了閉合電路中電流強(qiáng)度與電源的電動勢內(nèi)成正比,與整個(gè)電路的電阻成反比,即為閉合電路歐姆定律,適用條件是外電路為純電阻電路。3、路端電壓與負(fù)載變化的關(guān)系,1,路端電壓與外電阻R的關(guān)系,,外電路為純電阻電路,其關(guān)系用U—R圖象可表示為,,2,路端電壓與電流的關(guān)系U=E,Ir,普適式,其關(guān)系用U—I圖象可表示為當(dāng)R=?時(shí),即開路,當(dāng)R=0時(shí),即短路,其中,r=|tgθ|.4、閉合電路中的功率,1,電源的總功率,電源消耗的功率,P=IE總電源的輸出功率,外電路消耗的功率,P=IU輸2電源內(nèi)部損耗的功率,P=Ir損2由能量守恒有,IE=IU，Ir,2,外電路為純電阻電路時(shí),由上式可以看出,即當(dāng)R=r時(shí),此時(shí)電源效率為,,2,當(dāng)R>r時(shí),隨R的增大輸出功率減小。,3,當(dāng)R<r時(shí),隨R的增大輸出功率增大。,4,當(dāng)時(shí),每個(gè)輸出功率對應(yīng)2個(gè)可能的外電阻R和R,且12,二,“串反并同”定則,在外電路為混聯(lián)的閉合電路中,討論因某一電阻發(fā)生變化引起電路中各參量的變化時(shí),可采用以下簡單的方法,“串反并同”,當(dāng)某一電阻發(fā)生變化時(shí),與它串聯(lián)的電路上的電流、電壓、功率必發(fā)生與其變化趨勢相反的變化,與它并聯(lián)的電路上的電流、電壓、功率必發(fā)生與其變化趨勢相同的變化。,三,含電容器的電路分析,有電容器連接的電路,當(dāng)電路電壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電容器當(dāng)斷路處理,它兩端的電壓等于它并聯(lián)部分的電阻的兩端電壓。通常是先不考慮電容器,畫出等效電路,再安上電容器,電容器在恒定電流中可等效為“電壓表”。找出“電壓表”的讀數(shù)及變化,再由Q=CU求解。,五,測定電池的電動勢和內(nèi)阻1、實(shí)驗(yàn)原理如圖(1)所示電路,改變電阻R,從電壓表和電流表可測出幾組U、I值,利用閉合電路歐姆定律可以求出E、r,2、數(shù)據(jù)處理?測出兩組U、I值,列方程組可解出E、r,?圖象法處理數(shù)據(jù),測出多組(不少于6組)、I值,在—I直角坐標(biāo)系中標(biāo)出各點(diǎn),畫出—I圖象,如圖(2)所示,圖象的縱截距為E,橫截距為短路電流,,圖象法比較好地利用各組測量數(shù)據(jù),并能排除奇異點(diǎn),能夠減小偶然誤差,3、誤差分析,由于電流表和電壓表不是理想電表,就會帶來一定的系統(tǒng)誤差,下面分別分析電流表內(nèi)接和外接兩種情況下的系統(tǒng)誤差,(1)如圖(3)所示,電流表接在了外邊,電壓表所測為電源的外電壓,而電流表讀數(shù)比流過電源的電流值要小,測量存在系統(tǒng)誤差,電壓表的讀數(shù)越大,越大,電流表的測量誤差也越大,如圖(4)所示,短路時(shí),,0,測量值與真實(shí)值相同,由圖象可知,定量分析,,,此函數(shù)式的縱截距為,斜率的絕對值為,當(dāng)r時(shí),,(2)如圖(5)所示,電流表接在了里邊,電流表所測的電流為流過電源的電流,電壓表所測電壓比路端電壓小,當(dāng)電路中電流增加時(shí),,電壓表讀數(shù)的誤差隨著增加,U—I圖象如圖(6)所示,測量值圖線比較陡,,E,,r,由等效電路可知,,一般安培表的內(nèi)阻與r接近,所以這種方法測出的內(nèi)阻誤差較大,,六,簡單的邏輯電路邏輯關(guān)系真值表符號與門,僅當(dāng)輸入輸入輸出信號A和B均ABZ為1時(shí),輸出信00號Z才為1。010100111或門,輸入信號輸入輸出A和B只要有ABZ一個(gè)為1或者均000為1時(shí),輸出信011號Z為1。101111非門,輸入信號輸入輸出A為1,則輸出AZ信號為0,輸入01信號A為0,輸10出信號為1。八、多用電表1、多用電表使用注意事項(xiàng),,1,多用電表在使用前,一定要觀察指針是否指向電流的零刻度。若有偏差,應(yīng)調(diào)整機(jī)械零點(diǎn),,2合理選擇電流、電壓擋的量程,使指針盡可能指在表盤中央附近,,3,測電阻時(shí),待測電阻要與別的元件斷開,切不要用手接觸表筆,,4,合理選擇歐姆擋的量程,使指針盡可能指在表盤中央附近,,5,換用歐姆檔的量程時(shí),一定要重新調(diào)整歐姆零點(diǎn),,6,要用歐姆檔讀數(shù)時(shí),注意乘以選擇開關(guān)所指的倍數(shù),,7,實(shí)驗(yàn)完畢,將表筆從插孔中拔出,并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。長期不用,應(yīng)將多用電表中的電池取出。2、歐姆表測量電阻(1)歐姆表構(gòu)造如圖所示,G是內(nèi)阻為R、滿偏電流為I的微安表或毫g安表R是調(diào)零電阻,電池的電動0勢為E,內(nèi)阻為r,黑表筆接電池正極,紅表筆接電池負(fù)極,(2)歐姆表原理歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的,當(dāng)紅、黑表筆間接入待測電阻R時(shí),此時(shí)通過xG表的電流為I,則,應(yīng)當(dāng)注意,歐姆表刻度是不均勻的,九、測電池的電動勢和內(nèi)阻1、實(shí)驗(yàn),測定電池的電動勢和內(nèi)阻目標(biāo),1,掌握實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法,2,學(xué)會用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),原理,根據(jù)閉合電路歐姆定律的不同表達(dá)形式,可以采用下面幾種不同的方法測E和r(1)由E=U+Ir知,只要測出U、I的兩組數(shù)據(jù),就可以列出兩個(gè)關(guān)于正、r的方程,從而解出E、r,電路圖如圖所示,(2)由E,IR+Ir知,測出I、R的兩組數(shù)據(jù),列出方程解出E、r,電路圖如圖所示,(3)由正,U+Ur/R,,測出U、R兩組數(shù)據(jù),列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程,電路圖如圖所示,(2)數(shù)據(jù)處理圖象法,以I為橫坐標(biāo),U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系,據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn),如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),應(yīng)該把它剔除,用直尺畫一條直線,使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)能均分兩側(cè),注意事項(xiàng),(1)為了使電池的路端電壓變化明顯,電池宜選內(nèi)阻大些的,(2)因該實(shí)驗(yàn)中電壓U的變化較小,為此可使縱坐標(biāo)不從零開始,把坐標(biāo)的比例放大,可減小實(shí)驗(yàn)誤差,此時(shí)圖象與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流,計(jì)算內(nèi)阻時(shí),要在直線上任取兩個(gè)相距較大的點(diǎn),用r,?U/?I計(jì)算出電池的內(nèi)阻r,2、誤差分析,用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻時(shí),電流表外接和內(nèi)接兩種情況下電動勢的測量值與真實(shí)值、電源內(nèi)阻的測量值與真實(shí)值間的關(guān)系如何?若采用上圖電路時(shí),E,E,r，r可得,測測若采用下圖所示的電E，E,r，r路可得,。測測十、電池組串聯(lián)電池組,1、由于開路時(shí)路端電壓等于電源電動勢,故可用電壓表測出串聯(lián)電池組的電動勢ε,nε串串聯(lián)電池組的內(nèi)電阻,由于電池是串聯(lián)的,電池的內(nèi)電阻也是串聯(lián)的,故串聯(lián)電池組的內(nèi)電阻r=nr串故,串聯(lián)電池組的電動勢等于各個(gè)電池電動勢之和,串聯(lián)電池組的內(nèi)電阻等于各個(gè)電池內(nèi)電阻之和。說明,,1,串聯(lián)電池組的電動勢比單個(gè)電池的電動勢高,當(dāng)用電器的額定電壓高于單個(gè)電池的電動勢時(shí),可以串聯(lián)電池組供電。而用電器的額定電流必須小于單個(gè)電池允許通過的最大電流。,2,用幾個(gè)相同電池組成串聯(lián)電池組時(shí),注意正確識別每個(gè)電池的正負(fù)極,不要把某些電池接反。2、并聯(lián)電池組,特點(diǎn),設(shè)并聯(lián)電池組是由n個(gè)電動勢都是ε,內(nèi)電阻都是r的電池組成的并聯(lián)電池組的電動勢,ε=ε并并聯(lián)電池組的內(nèi)電阻,r=r/n并故,由n個(gè)電動勢和內(nèi)電阻都相同的電池連接成的并聯(lián)電池組,它的電動勢等于一個(gè)電池的電動勢,它的內(nèi)電阻等于一個(gè)電池的內(nèi)電阻的n分之一。說明,,1,并聯(lián)電池組允許通過的最大電流大于單個(gè)電池允許通過的最大電流。當(dāng)用電器的額定電流比單個(gè)電池允許通過的最大電流大時(shí),可以采用并聯(lián)電池組供電。十一、電路動態(tài)分析解決這類問題的常見方法如下,?先搞清電路連接情況,?弄清各電表測量哪段電路的哪個(gè)物理量,?考察電路的變化(如滑動變阻器滑動、開關(guān)斷開閉合等)而引起的電路電阻如何變化,?判斷電路總電流I及電路路端電壓U如何變化,?再根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律、電功率等公式判斷所求物理量的變化。第二章電場基本知識點(diǎn)總結(jié),一,電荷間的相互作用1,電荷間有相互作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷相互吸引,兩電荷間的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一直線上。22,庫侖定律,在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力大小為F=kQQ/r,12922靜電力常量k=9.0×10N?m/C。,二,電場強(qiáng)度1,定義式,E=F/q,該式適用于任何電場,E與F、q無關(guān)只取決于電場本身,E的方向規(guī)定為正點(diǎn)電荷受到電場力的方向。,1,場強(qiáng)ε與電場線的關(guān)系,電場線越密的地方表示場強(qiáng)越大,電場線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向,電場線的方向與場強(qiáng)ε的大小無直接關(guān)系。,2,場強(qiáng)的合成,場強(qiáng)ε是矢量,求合場強(qiáng)時(shí)應(yīng)遵守矢量合成的平行四邊形法則。,3,電場力,F=qE,F與q、E都有關(guān)。2,決定式2,1,E=kQ/r,僅適用于在真空中點(diǎn)電荷Q形成的電場,E的大2小與Q成正比,與r成反比。,2,E=U/d,僅適用于勻強(qiáng)電場。,三,電勢能1,電場力做功的特點(diǎn),電場力對移動電荷做功與路徑無關(guān),只與始末位的電勢差有關(guān),W=qUabab2,判斷電勢能變化的方法,1,根據(jù)電場力做功的正負(fù)來判斷,不管正負(fù)電荷,電場力對電荷做正功,該電荷的電勢能一定減少,電場力對電荷做負(fù)功,該電荷的電勢能一定增加。,2,根據(jù)電勢的定義式U=ε/q來確定。,3,利用W=q(U-U)來確定電勢的高低。ab,四,靜電平衡把金屬導(dǎo)體放入電場中時(shí),導(dǎo)體中的電荷重新分布,當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E,與原場強(qiáng)E疊加后合場強(qiáng)E為零時(shí),即E=E+E,=0,00金屬中的自由電子停止定向移動,導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。孤立的帶電導(dǎo)體和處于電場中的感應(yīng)導(dǎo)體,處于靜電平衡時(shí),主要是,特點(diǎn)1,導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)處處為零,即感應(yīng)電荷的場強(qiáng)與原場強(qiáng)大小相等方向相反,沒有電場線。2,整個(gè)導(dǎo)體是等勢體,導(dǎo)體表面是等勢面。3,導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直。4,孤立導(dǎo)體上凈電荷分布在外表面。,五,電容1,定義式,C=Q/U=ΔQ/ΔU,適用于任何電容器。2,決定式,C=εS/4πkd,僅適用于平行板電容器。3,對平行板電容器有關(guān)的C、Q、U、E的討論問題有兩種情況。,sqUc,C,E,對平行板電容器的討論,、、4,kdUd,?,、電容器跟電源相連,U不變,q隨C而變。d??C??q??E?ε、S??C??q??E不變。,?,、充電后斷開,q不變,U隨C而變。,,Uqkdqkq44E,,,,d??C??U??不變。dcd,sd,sε、S??C??U??E?。,六,、帶有粒子的加速度,若帶電粒子僅受電場力且電場力做正功,其電勢能減少功能增加。,1,初速度為零時(shí)12qU,mv2,2,初速度不為零時(shí)1122,,qUmvmv022上述公式適用于勻強(qiáng)和非勻強(qiáng)電場。2,帶電粒子的偏轉(zhuǎn),帶電粒子僅受電場力作用為初速度v垂直0進(jìn)入勻強(qiáng)電場,做類平勢運(yùn)動,此類問題一般都是分解為兩個(gè)方向的分運(yùn)動來處理。沿初速度方向做勻速運(yùn)動,v=v,x=vtx002沿電場方向做勻加速運(yùn)動,v=at,y=at/2y兩個(gè)分運(yùn)動的聯(lián)系橋梁,時(shí)間t相等若偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U、距離為d,則帶電粒子的加速度為2222,，vta=qU/md,任意時(shí)刻的速度為側(cè)移量。偏轉(zhuǎn)角θ的正vvy,qUx/2mdy002tg,,v/v,qU/mdv切為。y0x03,處理帶電粒子運(yùn)動問題的三條途徑,,1,勻變速直線運(yùn)動公式和牛頓運(yùn)動定律,2,運(yùn)動定理或能量守恒定律,3,運(yùn)動定理和動量守恒定律4,帶電粒子所受重力是否可以忽略,,1,基本粒子,如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等,除有說明或明確的暗示以外一般質(zhì)量都可忽略不計(jì)。,2,帶電顆粒,如液滴、塵埃、小球一般質(zhì)量都不能忽略。,七,、電場線與等勢面的比較,1、電場線,用來形象描述電場的假想曲線,是由法拉第引入的。理解,?、起始于正電荷,無窮遠(yuǎn)處,,終止于負(fù)電荷,無窮遠(yuǎn)處,,不是閉合曲線,不相交。?、電場線上一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向。?、電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小。?、勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距的直線。?、沿電場線方向電勢逐點(diǎn)降低,是電勢最低最快的方向。?、電場線并非電荷運(yùn)動的軌跡。2、等勢面,電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面有以下特征,?在同一等勢面上移動電荷電場力不做功。?等勢面與電場力垂直。?電場中任何兩個(gè)等勢面不相交。?電場線由高等勢面指向低等勢面。?規(guī)定,相鄰等勢面間的電勢差相差,所以等勢面的疏密反映了場強(qiáng)的大小,勻強(qiáng)點(diǎn)電荷電場等勢面的特點(diǎn),?幾種等勢面的性質(zhì)A、等量同種電荷連線和中線上連線上,中點(diǎn)電勢最小中線上,由中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)電勢逐漸減小,無窮遠(yuǎn)電勢為零。B、等量異種電荷連線上和中線上連線上,由正電荷到負(fù)電荷電勢逐漸減小。中線上,各點(diǎn)電勢相等且都等于零。3、電場力做功與電勢能的關(guān)系,?、通過電場力做功說明,電場力做正功,電勢能減小。電場力做負(fù)功,電勢能增大。?、正電荷,順著電場線移動時(shí),電勢能減小。逆著電場線移動時(shí),電勢能增加。負(fù)電荷,順著電場線移動時(shí),電勢能增加。逆著電場線移動時(shí),電勢能減小。?、求電荷在電場中A、B兩點(diǎn)具有的電勢能高低將電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)根據(jù)電場力做功情況判斷,電場力做正功,電勢能減小,電荷在A點(diǎn)電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能,反之電場力做負(fù)功,電勢能增加,電荷在B點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能?、在正電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正,負(fù)電荷在任一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù)。在負(fù)電荷產(chǎn)生的電場中正電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為負(fù),負(fù)電荷在任意一點(diǎn)具有的電勢能都為正。(八)、電勢與電勢差的比較,U,,,,,1,電勢差是電場中兩點(diǎn)間的電勢的差值,ABAB,2,電場中某一點(diǎn)的電勢的大小,與選取的參考點(diǎn)有關(guān),電勢差的大小,與選取的參考點(diǎn)無關(guān)。,3,電勢和電勢差都是標(biāo)量,單位都是伏特,都有正負(fù)值,電勢的正負(fù)表示該點(diǎn)比參考點(diǎn)的電勢大或小,電勢差的正負(fù)表示兩點(diǎn)的電勢的高低。第五章磁場知識點(diǎn)一、磁現(xiàn)象和磁場1、磁場,磁場是存在于磁體、運(yùn)動電荷周圍的一種物質(zhì),它的基本特性是,對處于其中的磁體、電流、運(yùn)動電荷有力的作用,2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì),所有的磁現(xiàn)象都可歸結(jié)為運(yùn)動電荷之間通過磁場而發(fā)生的相互作用,二、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、表示磁場強(qiáng)弱的物理量,是矢量,2、大小,B=F/Il,電流方向與磁感線垂直時(shí)的公式,,3、方向,左手定則,是磁感線的切線方向,是小磁針N極受力方向,是小磁針靜止時(shí)N極的指向,不是導(dǎo)線受力方向,不是正電荷受力方向,也不是電流方向,4、單位,牛/安米,也叫特斯拉,國際單位制單位符號T,5、點(diǎn)定B定,就是說磁場中某一點(diǎn)定了,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向都是定值,6、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等,7、磁場的疊加:空間某點(diǎn)如果同時(shí)存在兩個(gè)以上電流或磁體激發(fā)的磁場,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各電流或磁體在該點(diǎn)激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,滿足矢量運(yùn)算法則.三、幾種常見的磁場,一,、磁感線?磁感線是徦想的,用來對磁場進(jìn)行直觀描述的曲線,它并不是客觀存在的。磁體的外部N極,S極,?磁感線是閉合曲線,磁體的內(nèi)部S極,N極,?磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱,磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場方向。?任何兩條磁感線都不會相交,也不能相切。5,勻強(qiáng)磁場的磁感線平行且距離相等,沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場,6,安培定則,姆指指向電流方向,四指指向磁場的方向,注意這里的磁感線是一個(gè)個(gè)同心圓,每點(diǎn)磁場方向是在該點(diǎn)切線方向?7、*熟記常用的幾種磁場的磁感線,,二,、勻強(qiáng)磁場1、磁感線的方向反映了磁感強(qiáng)度的方向,磁感線的疏密反映了磁感強(qiáng)度的大小。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域,叫勻強(qiáng)磁場。其磁感線平行且等距。例,長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強(qiáng)磁場。3、如用B=F/(I?L)測定非勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短,以能反映該位置的磁場為勻強(qiáng)。,三,、磁通量,Φ,1,磁通量Φ,穿過某一面積磁力線條數(shù),是標(biāo)量,2,磁通密度B,垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數(shù),即磁感應(yīng)強(qiáng)度,是矢量,3,二者關(guān)系,B,Φ/S,當(dāng)B與面垂直時(shí),,Φ,BScosθ,Scosθ為面積垂直于B方向上的投影,θ是B與S法線的夾角,四、磁場對通電導(dǎo)線的作用力,一,、安培力,1、通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力叫做安培力,說明:磁場對通電導(dǎo)線中定向移動的電荷有力的作用,磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現(xiàn)即為安培力,2、安培力的計(jì)算公式,F,BILsinθ,θ是I與B的夾角,,通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí),即θ,900,此時(shí)安培力有最大值,通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí),即θ,00,此時(shí)安培力有最小值,F=0N;00,B,900時(shí),安培力F介于0和最大值之間.3、安培力公式的適用條件:?公式F,BIL一般適用于勻強(qiáng)磁場中I?B的II情況,對于非勻強(qiáng)磁場只是近似適用,如對電12流元,,但對某些特殊情況仍適用,如圖所示,電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則I1對I2的安培力F,BI2L,方向向左,同理I2對I1,安培力向右,即同向電流相吸,異向電流相斥,?根據(jù)力的相互作用原理,如果是磁體對通電導(dǎo)體有力的作用,則通電導(dǎo)體對磁體有反作用力,兩根通電導(dǎo)線間的磁場力也遵循牛頓第三律,定(二,、左手定則1.用左手定則判定安培力方向的方法,伸開左手,使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過手心,并使四指指向電流方向,這時(shí)手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向,2.安培力F的方向既與磁場方向垂直,又與通電導(dǎo)線垂直,即F跟BI所在的面垂直,但B與I的方向不一定垂直,3.安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流1三者的關(guān)系?已知I,B的方向,可惟一確定F的方向,?已知F、B的方向,且導(dǎo)線的位置確定時(shí),可惟一確定I的方向,?已知F,1的方向時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定,4.由于B,I,F的方向關(guān)系常是在三維的立體空間,所以求解本部分問題時(shí),應(yīng)具有較好的空間想象力,要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖,即畫成俯視圖,剖視圖,側(cè)視圖等,(三)、安培力的性質(zhì)和規(guī)律,1、公式F=BIL中L為導(dǎo)線的有效長度,即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長/ll,2度,相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端,如圖示,甲中,,乙中,L/=d(直徑,,2R,半圓環(huán)且半徑為R)2、安培力的作用點(diǎn)為磁場中通電導(dǎo)體的幾何中心,,四,、分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般步驟1、畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況2、用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力3、據(jù)初速方向結(jié)合牛頓定律確定導(dǎo)體運(yùn)動情況五、磁場對運(yùn)動電荷的作用力,一,、洛侖茲力磁場對運(yùn)動電荷的作用力洛倫茲力的公式:f=qvBsinθ,θ是V、B之間的夾角.1、2、當(dāng)電荷速度方向與磁場方向垂直時(shí),洛倫茲力的大小F=qvB3、當(dāng)v=0時(shí),F=0,即磁場對靜止的電荷無作用力,磁場只對運(yùn)動電荷有作用力,這與電場對其中的靜止電荷或運(yùn)動電荷總有電場力的作用是不同的。vB4、當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向相同或相反,即與平行時(shí),F=0。5、當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向夾角為θ時(shí),洛倫茲力的大小F=qvBsinθ6、只有運(yùn)動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用,靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0,,二,、洛倫茲力的方向1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向,又垂直于運(yùn)動電荷的速度v的方向,即F總是垂直于B和v所在的平面,2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時(shí),伸出左手,讓姆指跟四指垂直,且處于同一平面內(nèi),讓磁感線穿過手心,四指指向正電荷運(yùn)動方向,當(dāng)是負(fù)電荷時(shí),四指指向與電荷運(yùn)動方向相反,則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向,,三,、洛倫茲力與安培力的關(guān)系1.洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動電荷在磁場中受到的力,而安培力是導(dǎo)體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),2.洛倫茲力一定不做功,它不改變運(yùn)動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功,六、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動可分三種情況,一是勻1、速直線運(yùn)動,二是勻速圓周運(yùn)動,三是螺旋運(yùn)動,2、不計(jì)重力的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡半徑r=mv/qB,其運(yùn)動周期T=2πm/qB,與速度大小無關(guān),,3、不計(jì)重力的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場和垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時(shí)都做曲線運(yùn)動,但有區(qū)別,帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場,在電場中做勻變速曲線運(yùn)動,類平拋運(yùn)動,,垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,則做變加速曲線運(yùn)動,勻速圓周運(yùn)動,,4、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動當(dāng)υ?B時(shí),所受洛侖茲力為零,做勻速直線運(yùn)動,,m當(dāng)υ?B時(shí),所受洛侖力充分向心力,做半徑和周期分別為R=,qB2,mT=的勻速圓周運(yùn)動,qB當(dāng)υ與B夾一般角度時(shí),由于可以將υ正交分解為υ?和υ?,分別平行于和垂直于,B,此時(shí),電荷的合運(yùn)動在中學(xué)階段一般不要求定量掌握。,二,、帶電粒子在磁場中運(yùn)動的圓心、半徑及時(shí)間的確定1)用幾何知識確定圓心并求半徑,,因?yàn)镕方向指向圓心,根據(jù)F一定垂直v,畫出粒子運(yùn)動軌跡中任意兩點(diǎn),大多是射入點(diǎn)和出射點(diǎn),的F或半徑方向,其延長線的交點(diǎn)即為圓心,再用幾何知識求其半徑與弦長的關(guān)系,(2)確定軌跡所對應(yīng)的圓心角,求運(yùn)動時(shí)間,先利用圓心角與弦切角的關(guān)系,或者是四邊形內(nèi)角和等于3600,或2π,計(jì)算出圓心角θ的大小,再由公式t=θT/3600,或θT/2π,可求出運(yùn)動時(shí)間,(3)注意圓周運(yùn)動中有關(guān)對稱的規(guī)律,如從同一邊界射入的粒子,從同一邊界射出時(shí),速度