高中物理選修3-1 知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
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1、物理選修3-1 知識(shí)總結(jié) 第一章 第1節(jié) 電荷及其守恒定律 一、起電方法的實(shí)驗(yàn)探究 1.物體有了吸引輕小物體的性質(zhì),就說物體帶了電或有了電荷。 2.兩種電荷 自然界中的電荷有2種,即正電荷和負(fù)電荷.如:絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷;用干燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負(fù)電荷.同種電荷相斥,異種電荷相吸.(相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎?)不一定,除了帶異種電荷的物體相互吸引之外,帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì),這里的“輕小物體”可能不帶電. 3.起電的方法 使物體起電的方法有三種:摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電 摩擦起電:兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同.
2、兩種物體相互摩擦?xí)r,束縛電子能力強(qiáng)的物體就會(huì)得到電子而帶負(fù)電,束縛電子能力弱的物體會(huì)失去電子而帶正電.(正負(fù)電荷的分開與轉(zhuǎn)移) 接觸起電:帶電物體由于缺少(或多余)電子,當(dāng)帶電體與不帶電的物體接觸時(shí),就會(huì)使不帶電的物體上失去電子(或得到電子),從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負(fù)電).(電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分) 感應(yīng)起電:當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會(huì)向靠近或遠(yuǎn)離帶電體的方向移動(dòng).(電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體) 三種起電的方式不同,但實(shí)質(zhì)都是發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移,使多余電子的物體(部分)帶負(fù)電,使缺少電子的物體(部分)帶正電.在電子轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量
3、保持不變. 二、電荷守恒定律 1、電荷量:電荷的多少。在國(guó)際單位制中,它的單位是庫(kù)侖,符號(hào)是C. 2、元電荷:電子和質(zhì)子所帶電荷的絕對(duì)值1.610-19C,所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。(元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎?提示:不是,元電荷是一個(gè)抽象的概念,不是指的某一個(gè)帶電體,它是指電荷的電荷量.另外任何帶電體所帶電荷量是1.610-19C的整數(shù)倍.) 3、比荷:粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。 4、電荷守恒定律 表述1:電荷守恒定律:電荷既不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量保持不變。
4、 表述2:在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi),正、負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。 例:有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B,分別帶電荷量為QA=6.410-9 C,QB=-3.210-9 C,讓兩個(gè)絕緣小球接觸,在接觸過程中,電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少? 【思路點(diǎn)撥】 當(dāng)兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后,根據(jù)對(duì)稱性,兩個(gè)球一定帶等量的電荷量.若兩個(gè)球原先帶同種電荷,電荷量相加后均分;若兩個(gè)球原先帶異種電荷,則電荷先中和再均分. 第一章 第2節(jié) 庫(kù)侖定律 一、電荷間的相互作用 1、點(diǎn)電荷:當(dāng)電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多,這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況,把它抽象成
5、一個(gè)幾何點(diǎn)。這樣的帶電體就叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點(diǎn) 2、帶電體看做點(diǎn)電荷的條件: ①兩帶電體間的距離遠(yuǎn)大于它們大??; ②兩個(gè)電荷均勻分布的絕緣小球。 3、影響電荷間相互作用的因素: ①距離 ②電量 ③帶電體的形狀和大小 二、庫(kù)侖定律:在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比,跟它們距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。 (靜電力常量——k=9.0109Nm2/C2) 注意1.定律成立條件:真空、點(diǎn)電荷 2.靜電力常量——k=9.0109Nm2/C2(庫(kù)侖扭秤) 3.計(jì)算庫(kù)侖力時(shí),電荷
6、只代入絕對(duì)值 4.方向在它們的連線上,同種電荷相斥,異種電荷相吸 5.兩個(gè)電荷間的庫(kù)侖力是一對(duì)相互作用力 庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)、控制變量法 例題:兩個(gè)帶電量分別為+3Q和-Q的點(diǎn)電荷分別固定在相距為2L的A、B兩點(diǎn),現(xiàn)在AB連線的中點(diǎn)O放一個(gè)帶電量為+q的點(diǎn)電荷。求q所受的庫(kù)侖力。 第一章 第3節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度 一、電場(chǎng)——電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的 電荷(帶電體)周圍存在著的一種物質(zhì)。電場(chǎng)看不見又摸不著,但卻是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài). 其基本性質(zhì)就是對(duì)置于其中的電荷有力的作用,這種力就叫電場(chǎng)力。 電場(chǎng)的檢驗(yàn)方法:把一個(gè)帶電體放入其中,看是否受到力的作用。 試探電荷:
7、用來檢驗(yàn)電場(chǎng)性質(zhì)的電荷。其電量很?。ú挥绊懺妶?chǎng));體積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點(diǎn))的電荷,也稱點(diǎn)電荷。 二、電場(chǎng)強(qiáng)度 1、場(chǎng)源電荷 2、電場(chǎng)強(qiáng)度 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力與它所帶電荷量的比值,叫做這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。 國(guó)際單位:N/C 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。規(guī)定:正電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向就是那一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。即如果Q是正電荷,E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q;如果Q是負(fù)電荷,E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q。(“離+Q而去,向-Q而來”) 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)的物理量,反映電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)性質(zhì),其大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱
8、,由產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷和點(diǎn)的位置決定,與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力。 1V/m=1N/C 三、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式 四、電場(chǎng)的疊加 在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場(chǎng)中,某點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)的矢量和,這叫做電場(chǎng)的疊加原理。 五、電場(chǎng)線 1、電場(chǎng)線:為了形象地描述電場(chǎng)而在電場(chǎng)中畫出的一些曲線,曲線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,曲線上某點(diǎn)的切線方向表示場(chǎng)強(qiáng)的方向。 2、電場(chǎng)線的特征 1)、電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng),電場(chǎng)線疏的地方場(chǎng)強(qiáng)弱 2)、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷,孤立的正電荷(或負(fù)電荷)的電場(chǎng)線止無窮遠(yuǎn)處點(diǎn) 3
9、)、電場(chǎng)線不會(huì)相交,也不會(huì)相切 4)、電場(chǎng)線是假想的,實(shí)際電場(chǎng)中并不存在 5)、電場(chǎng)線不是閉合曲線,且與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系 3、幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線 1)正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn):a、離點(diǎn)電荷越近,電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大 b、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面,電場(chǎng)線處處與球面垂直, 在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等,方向不同。 2)、等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線分布 特點(diǎn):a、沿點(diǎn)電荷的連線,場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大 b、兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上,場(chǎng)強(qiáng)方向均相同,且 總與中垂面(中垂線)垂直 c、在中垂面(中垂線)上,與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)
10、0等距離 各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等。 3)、等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布情況 特點(diǎn):a、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為0 b、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀疏,但場(chǎng)強(qiáng)并不為0 c、兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變密后變疏 4)、勻強(qiáng)電場(chǎng) 特點(diǎn):a、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距同向的直線 b、電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小,電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行 第一章 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì) 一、電勢(shì)差:電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì),就是該點(diǎn)相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差。 (1)計(jì)算式 (2)
11、單位:伏特(V) (3)電勢(shì)差是標(biāo)量。其正負(fù)表示大小。 二、電場(chǎng)力的功 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn):電場(chǎng)力做功與重力做功一樣,只與始末位置有關(guān),與路徑無關(guān). 1、電勢(shì)能:電荷處于電場(chǎng)中時(shí)所具有的,由其在電場(chǎng)中的位置決定的能量稱為電勢(shì)能. 注意:系統(tǒng)性、相對(duì)性 2、電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系 1)、電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能。2)、電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,電荷的電勢(shì)能減小 3)、電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增大 4)、電場(chǎng)力做多少功,電荷電勢(shì)能就變化多少。 5)、電勢(shì)能是相對(duì)的,與零電勢(shì)能面有關(guān)(通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在大地表面上電勢(shì)能規(guī)
12、定為零。) 6)、電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)所共有的,具有系統(tǒng)性 7)、電勢(shì)能是標(biāo)量 3、電勢(shì)能大小的確定 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 三、電勢(shì) 1.電勢(shì):置于電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷具有的電勢(shì)能與其電量的比叫做該點(diǎn)的電勢(shì)。是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。其大小與試探電荷的正負(fù)及電量q均無關(guān),只與電場(chǎng)中該點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置有關(guān),故其可衡量電場(chǎng)的性質(zhì)。 單位:伏特(V) 標(biāo)量 1:電勢(shì)的相對(duì)性:某點(diǎn)電勢(shì)的大小是相對(duì)于零點(diǎn)電勢(shì)而言的。零電勢(shì)的選擇是任意的,一般選地面和無窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面。 2:電勢(shì)的固有性:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)的
13、大小是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的,與放不放電荷及放什么電荷無關(guān)。 3:電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒有方向.(負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)處電勢(shì)低.)4:計(jì)算時(shí)EP,q, 都帶正負(fù)號(hào)。 3.順著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)越來越低。 4.與電勢(shì)能的情況相似,應(yīng)先確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零.(通常取離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零.) 三、等勢(shì)面 1、等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面。 2、等勢(shì)面的特點(diǎn) a: 等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,在同一等勢(shì)面的兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功; b:電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,任意兩個(gè)等勢(shì)面都不會(huì)相交; c:等差等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
14、 第一章 第5節(jié) 電勢(shì)差 電場(chǎng)力的功 一、電勢(shì)差:電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值 二、電場(chǎng)力的功 電場(chǎng)力做功的特點(diǎn):電場(chǎng)力做功與重力做功一樣,只與始末位置有關(guān),與路徑無關(guān). 第一章 第6節(jié) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 一、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系? 結(jié)論:電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)沒有直接關(guān)系! 二、勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系 勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向距離的乘積 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢(shì). ④電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向. 推論:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任意一個(gè)方向上,電勢(shì)降落都是均勻的,故
15、在同一直線上間距相同的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差相等。 第一章 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)要注意以下三點(diǎn): 1.帶電粒子受力特點(diǎn) 2.結(jié)合帶電粒子的受力和初速度分析其運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 3.注意選取合適的方法解決帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題 一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 例1、在真空中有一對(duì)帶電平行金屬板,板間電勢(shì)差為U,若一個(gè)質(zhì)量為m,帶正電電荷量為q的粒子,在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng),計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。 二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 例2、如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子,從兩平行板左側(cè)中點(diǎn)以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入,兩平行板的間
16、距為d,兩板間的電勢(shì)差為U,金屬板長(zhǎng)度為L(zhǎng),(1)若帶電粒子能從兩極板間射出,求粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量。(2)若帶電粒子能從兩極板間射出,求粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。 帶電粒子的分類 (1)基本粒子 如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量). (2)帶電微粒 如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或有明確的暗示以外,一般都不能忽略重力. 第一章 第8節(jié) 電容器的電容 一、電容器 1、電容器:任何兩個(gè)彼此絕緣、相互靠近的導(dǎo)體可組成一個(gè)電容器,貯藏電量和能量。兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容器的兩極。 2.電容器的帶電量:電
17、容器一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值 3、電容器的充電、放電. 操作:把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極相連,另一個(gè)極板與負(fù)極相連,兩個(gè)極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個(gè)過程叫做充電。 現(xiàn)象:從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的聯(lián)系,兩個(gè)極板間有電場(chǎng)存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場(chǎng)中,稱為電場(chǎng)能. 操作:把充電后的電容器的兩個(gè)極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個(gè)過程叫放電. 充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場(chǎng)強(qiáng)E增加, 電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場(chǎng)強(qiáng)E減少,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能 二、電容 1
18、、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(shì)U的比值,叫做電容器的電容 C=Q/U,式中Q指每一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值 ①電容是反映電容器本身容納電荷本領(lǐng)大小的物理量,跟電容器是否帶電無關(guān). ②電容的單位:在國(guó)際單位制中,電容的單位是法拉,簡(jiǎn)稱法,符號(hào)是F. 常用單位有微法(μF),皮法(pF) 1μF = 10-6F,1 pF =10-12F 2、平行板電容器的電容C:跟介電常數(shù)e成正比,跟正對(duì)面積S成正比,跟極板間的距離d成反比. e是電介質(zhì)的介電常數(shù),k是靜電力常量;空氣的介電常數(shù)最小。 電容器始終接在電源上,電壓不變;電容器充電后斷開電源,帶電量不變。
19、 第一章 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)要注意以下三點(diǎn): 1.帶電粒子受力特點(diǎn) 2.結(jié)合帶電粒子的受力和初速度分析其運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 3.注意選取合適的方法解決帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題 一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 例1、在真空中有一對(duì)帶電平行金屬板,板間電勢(shì)差為U,若一個(gè)質(zhì)量為m,帶正電電荷量為q的粒子,在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng),計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。 二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 例2、如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子,從兩平行板左側(cè)中點(diǎn)以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入,兩平行板的間距為d,兩板間的電
20、勢(shì)差為U,金屬板長(zhǎng)度為L(zhǎng),(1)若帶電粒子能從兩極板間射出,求粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量。(2)若帶電粒子能從兩極板間射出,求粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。 第二章 第1節(jié) 電源和電流 一、電源 電源就是把自由電子從正極搬遷到負(fù)極的裝置。(從能量的角度看,電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置) 二、電流 1、電流:電荷的定向移動(dòng)形成電流。 2、產(chǎn)生電流的條件 (1)導(dǎo)體中存在著能夠自由移動(dòng)的電荷 金屬導(dǎo)體——自由電子 電解液——正、負(fù)離子 (2)導(dǎo)體兩端存在著電勢(shì)差 三、恒定電場(chǎng)和恒定電流 1、恒定電場(chǎng):由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定
21、的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng) 2、恒定電流: 大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。 四、電流(強(qiáng)度) 1、電流: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t的比值叫做電流,即: 單位:安培(A) 常用單位:毫安(mA)、微安(μA) 2、電流是標(biāo)量,但有方向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较? 注意: 1.在金屬導(dǎo)體中,電流方向與自由電荷(電子)的定向移動(dòng)方向相反; 2.在電解液中,電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同,與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反,導(dǎo)電時(shí),是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流,電量q表示通過截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。 第二章 第2節(jié) 電動(dòng)勢(shì)
22、一.電動(dòng)勢(shì) (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(dòng)勢(shì)。 (2)定義式:E=W/q (3)單位:伏(V) (4)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(dòng)勢(shì)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。 二.電源(池)的幾個(gè)重要參數(shù) ①電動(dòng)勢(shì):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)。 ②內(nèi)阻(r):電源內(nèi)部的電阻。 ③容量:電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。其單位是:Ah,mAh. 第二章 第3節(jié)研究閉合電路 一、閉合電路 外電路:——電源的外部叫做外電路,其電阻
23、稱為外電阻,R;外電壓U外:外電阻兩端的電壓。 通常也叫路端電壓。 內(nèi)電路:——電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路,其電阻稱為內(nèi)電阻,r; 二、電動(dòng)勢(shì) 1.表征電源把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。 2.電源的電動(dòng)勢(shì)反映了電源的特性,由電源本身的性質(zhì)決定,與外電路無關(guān)。 3.電源的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值上等于不接用電器時(shí)電源兩極間的電壓。 4.電動(dòng)勢(shì)用E表示,SI單位為:伏特,V 三.閉合電路歐姆定律 閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。這一結(jié)論稱為閉合電路 歐姆定律。 四.路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系 1.路端電壓——外電路兩端的電壓叫做路端
24、電壓。 2.路端電壓是用電器(負(fù)載)的實(shí)際工作電壓。 電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻為r=E / I短 注意:(1)、 U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。 (2)、圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻,圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì),與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示短路電流 (3)斜率大,內(nèi)阻大 五.測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 1.電路圖 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法比較: 1)計(jì)算法:原理清晰但處理繁雜,偶然誤差處理不好。 2)作圖法:原理清晰、處理簡(jiǎn)單,偶然誤差得到很好處理,可以根據(jù)圖線外推得出意想不到的結(jié)論 第二章 第4節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 一、串聯(lián)電路
25、 1.串聯(lián)電路的基本特點(diǎn): 2.串聯(lián)電路的性質(zhì): 等效電阻: 電壓分配: 功率分配: 二、并聯(lián)電路 1.并聯(lián)電路的基本特點(diǎn): 2.并聯(lián)電路的性質(zhì): 等效電阻: 電流分配: 功率分配: 第二章 第5節(jié) 焦耳定律 一、電功和電功率 1.導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng),電場(chǎng)力所做的功稱為電功。適用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路. 純電阻電路:只含有電阻的電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路,白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)也是純電阻器件. 非純電阻電路:電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路. 在
26、國(guó)際單位制中電功的單位是焦(J),常用單位有千瓦時(shí)(kWh). 1kWh=3.6106J 2.電功率是描述電流做功快慢的物理量。 額定功率:是指用電器在額定電壓下工作時(shí)消耗的功率。銘牌上所標(biāo)稱的功率 實(shí)際功率:是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)消耗的功率。 用電器只有在額定電壓下工作實(shí)際功率才等于額定功率. 二.焦耳定律和熱功率 1.焦耳定律:電流流過導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量Q=I 2Rt 此式也適用于任何電路,包括電動(dòng)機(jī)等非純電阻發(fā)熱的計(jì)算.產(chǎn)生電熱的過程,是電流做功,把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程 2.熱功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱功率叫做熱功率. 熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I
27、的二次方與導(dǎo)體電阻R 的乘積. 3.電功率與熱功率 (1)區(qū)別: 電功率是指某段電路的全部電功率,或這段電路上消耗的全部電功率,決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強(qiáng)度的乘積; 熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而消耗的功率.決定于通過這段電路電流強(qiáng)度的平方和這段電路電阻的乘積. (2)聯(lián)系: 對(duì)純電阻電路,電功率等于熱功率; 對(duì)非純電阻電路,電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除熱能外其他形式的功率之和. 4、電功和電熱的關(guān)系 a.在純電阻電路中,電流做功,電能完全轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能.因而電功等于電熱,有: b.在非純電阻電路中,電流做
28、功,電能除了一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能.因而電功大于電熱,電功率大于電路的熱功率。.即有:W=UIt=E機(jī)、化+I2Rt或UI=I2R+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率) 第二章 第6節(jié) 導(dǎo)體的電阻 一、電阻定律 電阻定律:實(shí)驗(yàn)表明,均勻?qū)w的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比,跟它的橫截面積S成反比,用公式表示為R=ρ【(1)ρ表示材料的電阻率,與材料和溫度有關(guān). (2)l表示沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度. (3)S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積.】 二、電阻率 1.電阻定律中比例常量ρ跟導(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
29、料的電阻率.ρ值越大,材料的導(dǎo)電性能越差. 2.電阻率的單位是Ωm,讀作歐姆米,簡(jiǎn)稱歐米. 3.材料的電阻率隨溫度的變化而改變,金屬的電阻率隨溫度的升高而增大.錳銅合金和鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小,常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻 . 各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化. (1)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大. (2)半導(dǎo)體(熱敏電阻)的電阻率隨溫度的升高而減小. 第二章 第7閉合電路歐姆定律 一、閉合電路 外電路:——電源的外部叫做外電路,其電阻稱為外電阻,R;外電壓U外:外電阻兩端的電壓。 通常也叫路端電壓。 內(nèi)電路:——電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路
30、,其電阻稱為內(nèi)電阻,r; 二、閉合電路歐姆定律 閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。這一結(jié)論稱為閉合電路 歐姆定律。 三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系 1.路端電壓——外電路兩端的電壓叫做路端電壓。 2.路端電壓是用電器(負(fù)載)的實(shí)際工作電壓。 電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻為r=E / I短 注意:(1)、 U—I圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。 (2)、圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻,圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì),與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示短路電流 (3)斜率大,內(nèi)阻大 四、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 1.電路圖
31、2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法比較: 1)計(jì)算法:原理清晰但處理繁雜,偶然誤差處理不好。 2)作圖法:原理清晰、處理簡(jiǎn)單,偶然誤差得到很好處理,可以根據(jù)圖線外推得出意想不到的結(jié)論 第二章 第8節(jié) 多用電表的原理 1.內(nèi)部結(jié)構(gòu) 測(cè)量時(shí),黑表筆插入“-”插孔,紅表筆插入“+”插孔,并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接入與待測(cè)量相應(yīng)的測(cè)量端.使用時(shí),電路只有一部分起作用. 2.測(cè)量原理 (1)測(cè)直流電流和直流電壓的原理,就是電阻的分流和分壓 原理,其中轉(zhuǎn)換開關(guān)接 1 或 2 時(shí)測(cè)直流電流;接 3 或 4 時(shí)測(cè)直 流電壓;轉(zhuǎn)換開關(guān)接 5 時(shí),測(cè)電阻. (2)多用電表電阻擋(歐姆擋)原理.
32、 第三章 第1節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場(chǎng) 一、磁現(xiàn)象 磁性、磁體、磁極:能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體,磁體中磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。 二、磁極間的相互作用規(guī)律:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引.(與電荷類比) 三、磁場(chǎng) 1.磁體的周圍有磁場(chǎng) 2.奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示: ——電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng), 運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間有磁場(chǎng) 導(dǎo)線南北放置 3.安培的研究:磁體能產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用;電流能產(chǎn)生磁場(chǎng),那么磁場(chǎng)對(duì)電流也應(yīng)該有力的作用。 磁場(chǎng)的基本性質(zhì) ①磁場(chǎng)對(duì)處于場(chǎng)中的磁體有力的作用。 ②磁場(chǎng)對(duì)處于場(chǎng)中的電流有力的作用。
33、 第三章 第3節(jié) 幾種常見的磁場(chǎng) 一、磁場(chǎng)的方向 物理學(xué)規(guī)定: 在磁場(chǎng)中的任一點(diǎn),小磁針北極受力的方向,亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向,就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 二、圖示磁場(chǎng) 1.磁感線——在磁場(chǎng)中假想出的一系列曲線 ①磁感線上任意點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致; (小磁針靜止時(shí)N極所指的方向) ②磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 2.常見磁場(chǎng)的磁感線 永久性磁體的磁場(chǎng):條形,蹄形 直線電流的磁場(chǎng) 剖面圖(注意“ ”和“”的意思) 箭頭從紙里到紙外看到的是點(diǎn) 從紙外到紙里看到的是叉 環(huán)形電流的磁場(chǎng)
34、(安培定則:讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。) 螺線管電流的磁場(chǎng)(安培定則:用右手握住螺旋管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管內(nèi)部磁感線的方向。) 常見的圖示: 磁感線的特點(diǎn): 1、磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 2、磁感線上的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向 3、在磁體外部,磁感線從N極指向S極;在磁體內(nèi)部,磁感線從S極指向N極 4、磁感線是閉合的曲線(與電場(chǎng)線不同) 5、任意兩條磁感線一定不相交 6、常見磁感線是立體空間分布的 7、磁場(chǎng)在客觀存在的,磁感線是人為畫出的,實(shí)際不存在。
35、 四、安培分子環(huán)流假說 1.分子電流假說 任何物質(zhì)的分子中都存在環(huán)形電流——分子電流,分子電流使每個(gè)分子都成為一個(gè)微小的磁體。 2.安培分子環(huán)流假說對(duì)一些磁現(xiàn)象的解釋: 未被磁化的鐵棒,磁化后的鐵棒 永磁體之所以具有磁性,是因?yàn)樗鼉?nèi)部的環(huán)形分子電流本來就排列整齊. 永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會(huì)失去磁性,這是因?yàn)樵诩ち业臒徇\(yùn)動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)的影響下,分子電流的取向又變得雜亂無章了。 3.磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 第三章 第2、4節(jié) 通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力和磁感應(yīng)強(qiáng)度 一、安培力的方向 安培力——磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。 左手定則: ——伸開左手,使拇指與四指在
36、同一個(gè)平面內(nèi)并跟四指垂直,讓磁感線垂直穿入手心,使四指指向電流的方向,這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。 二、安培力方向的判斷 1.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面,在判斷安培力方向時(shí)首先確定磁場(chǎng)和電流所確定的平面,從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上,然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向. 2.已知I、B的方向,可唯一確定F的方向;已知F、B的方向,且導(dǎo)線的位置確定時(shí),可唯一確定I的方向;已知F、I的方向時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能唯一確定. 3.由于B、I、F的方向關(guān)系在三維立體空間中,所以解決該類問題時(shí),應(yīng)具有較好的空間想像力.如果是在立體圖中,還
37、要善于把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖. 三、安培力的大小 實(shí)驗(yàn)表明:把一段通電直導(dǎo)線放在磁場(chǎng)里,當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),導(dǎo)線所受到的安培力最大;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí),導(dǎo)線所受到的安培力等于零;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向斜交時(shí),所受到的安培力介于最大值和零之間. 四、磁感應(yīng)強(qiáng)度 定義:當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),通電導(dǎo)線所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度. 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解 1.公式B=F/IL是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式,是用比值定義的,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只決定于磁場(chǎng)本身的性質(zhì),與F、I、L均無關(guān). 2.定義式B=FIL成立的條件是:通電導(dǎo)線必須垂直于磁
38、場(chǎng)方向放置.因?yàn)榇艌?chǎng)中某點(diǎn)通電導(dǎo)線受力的大小,除了與磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)外,還與導(dǎo)線的方向有關(guān).導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中的方向不同,所受磁場(chǎng)力也不相同.通電導(dǎo)線受力為零的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不一定為零,這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的. 3.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng),這時(shí)L應(yīng)很短,IL稱作“電流元”,相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的試探電荷. 4.通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向. 5.磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)的性質(zhì)的物理量,電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)的性質(zhì)的物理量,它們都是矢量,現(xiàn)把它們的區(qū)別列表如下: 磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,遵循平行四邊形定則.如果空
39、間同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的磁場(chǎng)時(shí),某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是各磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和. 五、勻強(qiáng)磁場(chǎng):如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同,這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng).在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下,導(dǎo)線所受的安培力F= BIL. 1).公式F=BIL中L指的是“有效長(zhǎng)度”.當(dāng)B與I垂直時(shí),F(xiàn)最大,F(xiàn)=BIL;當(dāng)B與I平行時(shí),F(xiàn)=0. 2).彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L,等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度,如圖3-3-4;相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端. 1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),F(xiàn) = ILB 2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向夾θ角時(shí),F(xiàn) = ILBsinθ 第三章
40、 第5、6節(jié) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力和帶電粒子勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用——這個(gè)力叫洛侖茲力。 磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力的作用,而電流是由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的。所以磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力可能是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的宏觀表現(xiàn)。即: 1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn). 2.洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。 一、洛倫茲力的方向 洛倫茲力的方向符合左手定則: ——伸開左手,使大拇指跟其余四指垂直,且處于同一平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,磁感線垂直穿過手心,四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,那么,拇指所指的方向就是正電荷所受洛倫茲力的方向. 若是負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向,那么四指應(yīng)指向其反方向。 關(guān)于洛侖茲力的說明: 1.洛侖茲力的方向垂直于v和B組成的平面。 洛侖茲力永遠(yuǎn)與速度方向垂直。 2.洛侖茲力對(duì)電荷不做功 3.洛侖茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小。 ——洛侖茲力對(duì)電荷只起向心力的作用,故只在洛侖茲力的作用下,電荷將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 二、洛倫茲力的大小 1.安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn); 2.洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。 三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
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