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文檔簡介

第一章、電場一、電荷:1、自然界中有且只有兩種電荷:絲綢摩掠過的玻璃棒帶正電,毛皮摩掠過的橡膠棒帶負(fù)電。電荷間的互相作用:同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。2、電荷守恒定律:電荷既不會發(fā)明,也不會消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分?!捌痣姟钡娜N方法:摩擦起電,接觸起電,感應(yīng)起電。實(shí)質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移引起:失去電子帶正電,得到電子帶等量負(fù)電。3、電荷量Q:電荷的多少元電荷:帶最小電荷量的電荷。自然界中所有帶電體帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。密立根油滴實(shí)驗(yàn)測出:e=1.6×10?—19C。點(diǎn)電荷:與所研究的空間相比,不計(jì)大小與形狀的帶電體。庫侖定律:真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間互相作用的靜電力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比。公式:k=9×109N·m2/C2二、電場:1、電荷間的作用通過電場產(chǎn)生。電場是一種客觀存在的一種物質(zhì)。電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用。2、電場強(qiáng)度E:放入電場中的電荷所受電場力與它的電荷量q的比。E=F/q單位:N/C或V/mE是電場的一種特性,只取決于電場自身,與F、q等無關(guān)。普通電場場強(qiáng)點(diǎn)電荷周邊電場場強(qiáng)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)公式E=F/qE=U/d方向與正電荷受電場力方向相同與負(fù)電荷受電場力方向相反沿半徑方向背離+Q沿半徑方向指向—Q由“+Q”指向“—Q”大小電場線越密,場強(qiáng)越大各處場強(qiáng)同樣大3、電場線:形象描述場強(qiáng)大小與方向的線,事實(shí)上不存在。疏密表達(dá)場強(qiáng)大小,切線方向表達(dá)場強(qiáng)方向。一率從“+Q”指向“—Q”。正試探電荷在電場中受電場力順電場線,負(fù)電荷在電場中受電場力逆電場線。電場線的軌跡不一定是帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡。只有電場線為直線,帶電粒子初速度為零時(shí),兩條軌跡才重合。任意兩根電場線都不相交。4、靜電平衡時(shí)的導(dǎo)體凈電荷只分布在外表面上,內(nèi)部合場強(qiáng)處處為零。導(dǎo)體是一個(gè)等勢體。三、電勢與電勢能:1、電勢差U:將電荷q從電場中的一點(diǎn)A移至B點(diǎn)時(shí),電場力對電荷所做的功WAB與電荷q的比。U=WAB/q。電勢差是一個(gè)標(biāo)量。公式中的三個(gè)物理量計(jì)算時(shí)要注意“+,—”符號。U=WAB/q只取決于電場兩點(diǎn)位置,與W、q等無關(guān)。單位:V電勢φ:將電荷q從電場中的一點(diǎn)A移至無窮遠(yuǎn)時(shí),電場力對電荷所做的功W與電荷q的比。通常取大地與無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)。單位:V電勢差的大小與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),只與電場中的兩點(diǎn)位置有關(guān);電勢的大小與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)。UAB=φA—φB2、沿著電場線的方向,電勢越來越低。電場線方向?yàn)殡妱轀p少最快的方向。順電場線方向算電勢差為“+”,逆電場線方向算電勢差為“—”。電場力做正功,電勢能減少;電場力做負(fù)功,電勢能增長。3、電子伏(eV)是電功、電勢能的單位。1eV=1.6×10?—19J。4、在同一等勢面上移動(dòng)電荷,電場力不做功。等勢面一定電場線垂直。電場線的方向由高等勢面指向低等勢面。等勢面越密,場強(qiáng)越大。例:作出上面幾個(gè)圖中的等勢面。四、電容C:電容C:任何兩個(gè)彼此絕緣的又相隔很近的物體組成電容。計(jì)算方法:電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板電壓的比。電容表達(dá)電容器容納電荷的本領(lǐng),與Q、U等無關(guān)。額定電壓:電容器長期工作時(shí)所能承受的最大電壓。擊穿電壓:擊穿電容器的電介質(zhì)使電容器損壞的電壓。U額定<U擊穿單位:法拉(F)。1F=106μF=1012pF平行板電容器的電容計(jì)算公式:例:一個(gè)兩個(gè)極板分別帶±1.6×10—10C的電容,電容量為5pF,兩極板電壓U是,將兩極板用導(dǎo)線連接后,帶電量是,兩極板電壓U是,電容量是,拿走導(dǎo)線后帶電量是,兩極板電壓U是,電容量是。例:電容量改變后各個(gè)物理量的更變。改變情況電容電荷量Q=CU電壓U=Q/C場強(qiáng)E=U/dd變大d變大五、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng):帶電粒子在U(U1)的加速:W=ΔEk1/2mv2=qU電荷飛出偏轉(zhuǎn)電場時(shí),好象是從偏轉(zhuǎn)電場中點(diǎn)沿直線飛出似的。討論:電荷飛出偏轉(zhuǎn)電場時(shí),好象是從偏轉(zhuǎn)電場中點(diǎn)沿直線飛出似的。討論:當(dāng)v0同樣時(shí),只要q/m相同時(shí),y,tgφ相同當(dāng)1/2mv02同樣時(shí),只要q相同時(shí),y,tgφ相同當(dāng)mv0同樣時(shí),只要q/v0相同時(shí),y,tgφ相同無論帶電粒子q、m如何,只要U1、U2不變,y,tgφ相同2、帶電粒子在U2中的偏轉(zhuǎn):類似平拋第二章、恒定電流一、電荷定向移動(dòng)形成電流。1、形成電流的條件:要有自由電荷,導(dǎo)體兩端存在電壓。即:自由電荷在電場力的作用下定向移動(dòng)。2、電流方向:正電荷定向移動(dòng)的方向,負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向。3、電流(I):單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面積的電荷量。I=q/tq表達(dá)電荷量,t表達(dá)通電時(shí)間I=nqvSn:單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q:自由電荷的電荷量v:電荷定向移動(dòng)的速率(非常小,數(shù)量級10—5m/s)S:導(dǎo)體橫截面積國際單位:安培(A)1AmA1mA=103μA4、電流I是標(biāo)量,不是矢量。二、歐姆定律:1、部分電路歐姆定律:導(dǎo)體中的電流與這段導(dǎo)體的兩端的電壓成正比,與這段導(dǎo)體的電阻成反比。公式:I=U/R合用條件:金屬、電解液、純電阻,對氣態(tài)導(dǎo)體、晶體管等不合用。2、閉合電路的歐姆定律:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。I=E/(R+r)當(dāng)外電阻增大,電流減小,路端電壓增大;當(dāng)外電阻減小,電流增大,路端電壓減小。當(dāng)電路開路時(shí),根據(jù)U=E-Ir,此時(shí),U=E;當(dāng)電路短路時(shí),E=Ir。3、電阻(R):導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。公式:。R與U、I無關(guān),是導(dǎo)體的一種特性決定導(dǎo)體電阻大小的因素——導(dǎo)體的電阻定律:ρ:導(dǎo)體的電阻率,ρ越大表達(dá)導(dǎo)體導(dǎo)電能力越差。ρ的國際單位:Ω·ml表達(dá)導(dǎo)體的長度,S表達(dá)導(dǎo)體的橫截面積。相同條件下,溫度越高導(dǎo)體的ρ越大。超導(dǎo)現(xiàn)象:當(dāng)溫度足夠低(有的接近于絕對零度),導(dǎo)體的ρ變?yōu)榱恪0雽?dǎo)體:相同條件下,溫度越高導(dǎo)體的ρ越小。三、串、并聯(lián)電路基本關(guān)系式:電流關(guān)系電壓關(guān)系電阻關(guān)系n個(gè)相同的電阻比例關(guān)系串聯(lián)I=I1=I2U=U1+U2用電器分電壓,電阻越大,分壓越多。R=R1+R2R總=nR0相稱于增長導(dǎo)體長度總電阻大于分電阻并聯(lián)I=I1+I2用電器分電流,電阻越大,分流越少。U=U1=U2相稱于增長導(dǎo)體橫截面積總電阻小于分電阻四、電功與熱功,電功率與熱功率:電功W:電場力對自由電荷所做的功,俗稱電流做功。國際單位:焦耳(J)電功率P:電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。國際單位:瓦特(W)用電器正常工作時(shí)的電功率為額定功率,此時(shí)的電壓為額定電壓,電流為額定電流。功能轉(zhuǎn)換電功、電功率電熱、熱功率純電阻電路電功所有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q=WP熱=P非純電阻電路W機(jī)=W-Q=UIt-I2RtP機(jī)=P-P熱=UI-I2R電功部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,其余為機(jī)械能。Q=I2RtP熱=I2R注意:線性電路,歐姆定律成立;非線性電路,歐姆定律不成立。W=UIt用于求任何電路中的總電功,Q=I2Rt用于求任何電路中的焦耳熱。五、電流表與電壓表:1、小量程電流表G原理:磁場對其中的電流有力的作用。表頭內(nèi)阻:電流表G的電阻r。滿偏電流:指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流Ig。滿偏電壓:指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電壓Ug。Ug=Igr2、大量程的電流表與電壓表:類型Rx的作用計(jì)算方法電流表分流電壓表分壓3、伏安法測量電阻:原理:R=U/I電流表外接法電流表內(nèi)接法RX<<RVRX>>RA實(shí)際測量,RX偏小,IX偏大實(shí)際測量,RX偏大,UX偏大4、歐姆表:直接測量電阻值的電表。原理圖:如圖。注意:黑筆接內(nèi)電源的正極。使用注意點(diǎn):每次測量前先使紅、黑表筆相碰,調(diào)節(jié)調(diào)零電阻RP,使指針指在零刻度。第三章、磁場一、磁場:1、基本性質(zhì):對放入其中的磁極、電流有力的作用。磁極間、電流間的作用通過磁場產(chǎn)生,磁場是客觀存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。2、方向:放入其中小磁針N極的受力方向(靜止時(shí)N極的指向)放入其中小磁針S極的受力的反方向(靜止時(shí)S極的反指向)3、磁感線:形象描述磁場強(qiáng)弱和方向的假想的曲線。磁體外部:N極到S極;磁體內(nèi)部:S極到N極。磁感線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向;磁感線的疏密表達(dá)磁場的強(qiáng)弱。4、安培定則:(右手四指為圍繞方向,大拇指為單獨(dú)走向)導(dǎo)體的種類磁場形狀判斷方法通電直導(dǎo)線以導(dǎo)線為中心的各簇互相平行的同心圓。右手握住導(dǎo)線,大拇指指向與電流方向一致,四指繞向?yàn)榇鸥芯€的方向。矩形、環(huán)形電流各簇圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線,中心軸上,磁感垂直環(huán)形平面。右手繞向與環(huán)形電流方向一致,大拇指方向?yàn)榄h(huán)形電流內(nèi)部的磁場方向。通電螺線管外部類似于條形磁體的磁場,內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場。右手握住螺線管,四指繞向與電流繞向一致,大拇指指向?yàn)榇艌龅模螛O。二、安培力:1、定義:磁場對電流的作用力。2、計(jì)算公式:F=ILBsinθ=I⊥LB式中:θ是I與B的夾角。電流與磁場平行時(shí),電流在磁場中不受安培力;電流與磁場垂直時(shí),電流在磁場中受安培力最大:F=ILB0≤F≤ILB3、安培力的方向:左手定則——左手掌放入磁場中,磁感線穿過掌心,四指指向電流方向,大拇指指向?yàn)橥妼?dǎo)線所受安培力的方向。三、磁感應(yīng)強(qiáng)度B:1、定義:放入磁場中的電流元與磁場垂直時(shí),所受安培力F跟電流元IL的比值。2、公式:磁感應(yīng)強(qiáng)度B是磁場的一種特性,與F、I、L等無關(guān)。注:勻強(qiáng)磁場中,B與I垂直時(shí),L為導(dǎo)線的長度;非勻強(qiáng)磁場中,B與I垂直時(shí),L為短導(dǎo)線長度。3、國際單位:特斯拉(T)。4、磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量,方向即磁場方向。磁感線方向?yàn)椋路较?,疏密表達(dá)B的強(qiáng)弱。5、勻強(qiáng)磁場:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向處處相同的磁場。磁感線是分布均勻的平行直線。例:靠近的兩個(gè)異名磁極之間的部分磁場;通電螺線管內(nèi)的磁場。電場強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B相同點(diǎn)都是客觀存在的描述場的特殊物理量,都是矢量,疊加時(shí)遵循“平行四邊形”法則。不同點(diǎn)電場強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B引入用試探電荷q用試探電流元IL定義E=F/q,E與F、q無關(guān)B=F/IL,B與F、I、L無關(guān)。單位N/C或V/mT形象描述電場線磁感線兩線切線方向?yàn)閳龇较?,疏密表達(dá)場的強(qiáng)弱。不封閉曲線,從“+Q”指向“—Q”封閉曲線,外部從N指向S,內(nèi)部從S指向N場力F電場力F=qE由電荷作用判斷方向安培力F=I⊥LB左手定則判斷方向勻強(qiáng)場E一定B一定兩線均為分布均勻的平行直線四、電流表(輻向式磁場)線圈所受力矩:M=NBIS∥=kθ五、磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用:1、洛倫茲力:運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中所受的力。2、方向:用左手定則判斷——磁感線穿過掌心,四指所指為正電荷運(yùn)動(dòng)方向(負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向),大拇指所指方向?yàn)槁鍌惼澚Ψ较颉?、大小:F=qv⊥B4、洛倫茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直,只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向,不對電荷做功。5、電荷垂直進(jìn)入磁場時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓。軌道半徑只與粒子的m、v、q有關(guān)。軌道周期只與粒子的m、q有關(guān),而與粒子的r、v等無關(guān)。質(zhì)譜儀:不同的譜線半徑可知粒子的質(zhì)量:六、加速器:1、直線加速器:2、回旋加速器:七、安培分子電流假說:磁體內(nèi)部有環(huán)形分子電流,分子電流取向大體相同時(shí),形成磁體。第四章、電磁感應(yīng)一、磁通量():1、定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場垂直面積S的的乘積。表達(dá)穿過某一面積的磁感應(yīng)線的條數(shù)。只要穿過面積的磁感應(yīng)線條數(shù)一定,磁通量就一定,與面積是否傾斜、線圈量的匝數(shù)等因素?zé)o關(guān)。2、公式:Φ=BS(S是垂直B的面積,或B是垂直S的分量)3、國際單位:韋伯(韋)Wb4、磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度:二、電磁感應(yīng):1、定義:只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。其實(shí)質(zhì)就是其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能。2、電磁感應(yīng)時(shí)一定有感應(yīng)電動(dòng)勢,電路閉合時(shí)才有感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路相稱于電源的內(nèi)電路,感應(yīng)電流從低電勢端流向高電勢端(相稱于“—”流向“+”);外部電路感應(yīng)電流從高電勢端流向低電勢端(相稱于“+”流向“—”)。3、電磁感應(yīng)定律:電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。公式:式中,E是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢,ΔΦ是磁通量的變化量,是磁通量的變化率,N是線圈的匝數(shù)。重要應(yīng)用于求Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢。求瞬間電動(dòng)勢:切割方式圖形計(jì)算方法注意點(diǎn)平動(dòng)切割導(dǎo)體彎曲時(shí),L為有效長度繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割E與轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)位置有關(guān)繞線轉(zhuǎn)動(dòng)切割E=NBLv⊥=NBLL’ω=NBS∥ωE與轉(zhuǎn)軸OO’位置無關(guān)注:實(shí)際應(yīng)用時(shí),L、v、S都要用有效值,所有單位都要用國際單位制。4、愣次定律:求感應(yīng)電流的方向。內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,即“增反減同”。合用于閉合電路(環(huán)形、矩形等)中磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的鑒定。“阻礙”不僅有“反抗”的含義,尚有“補(bǔ)償”的含義:反抗磁通量的增長,補(bǔ)償磁通量的減少;并不僅僅是阻止。右手定則:伸開右手掌,讓磁感線穿過掌心,拇指指向?yàn)閷?dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向,四指所指為感應(yīng)電流的方向或感應(yīng)電動(dòng)勢內(nèi)電路的方向。重要合用于切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢方向的鑒定。右手定則是愣次定律的特殊應(yīng)用。三、自感:1、定義:由于導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2、自感電動(dòng)勢:自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。公式:式中L是自感系數(shù):由線圈自身的性質(zhì)決定。相同條件下,線圈的橫截面積越大,線圈越長,加入鐵芯,自感系數(shù)將增長。L國際單位:亨利(亨)H1H=103mH1mH=103μH3、日光燈原理:啟動(dòng)器(啟輝器):運(yùn)用氖管的輝光放電,自動(dòng)把電路接通、斷開,內(nèi)部的電容防火花(沒有電容也能工作)。日光燈接通發(fā)光時(shí),起動(dòng)器不起作用。鎮(zhèn)流器:在日光燈點(diǎn)燃時(shí),運(yùn)用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,使燈管通電日光燈正常發(fā)光時(shí),運(yùn)用自感現(xiàn)象起降壓、限流作用。第五章、交變電流一、交變電流的產(chǎn)生:1、原理:電磁感應(yīng)2、中性面:線圈平面與磁感線垂直的平面。發(fā)電機(jī)的線圈與中性面重合時(shí),磁通量Φ最大,感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢最小,感應(yīng)電流的方向從此時(shí)發(fā)生改變。線圈平面平行與磁感線時(shí),磁通量Φ最小,感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢最大。穿過線圈的磁通量與產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系總是互余的:取中性面為計(jì)時(shí)平面:e=Emsinωtφ=Φmcosωti=Imsinωtu=Umsinωt3、正弦(余弦)交變電最大值(峰值)Am與有效值A的關(guān)系:用電器所標(biāo)的額定電壓、電流,電表所測交流數(shù)值都是交變電的有效值。U=220V,Um=220V=311V;U=380V,Um=380V=537V;4、有效值不是平均值:A、求Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢:B、求感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值:切割方式圖形計(jì)算方法注意點(diǎn)平動(dòng)切割導(dǎo)體彎曲時(shí),L為有效長度繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割E與轉(zhuǎn)軸O點(diǎn)位置有關(guān)繞線轉(zhuǎn)動(dòng)切割E=NBLv⊥=NBLL’ω=NBS∥ωE與轉(zhuǎn)軸OO’位置無關(guān)C、求交流電的熱量功率時(shí),只能用有效值。D、求通過導(dǎo)體電荷量時(shí),只能用交流的平均值。5、周期(T):線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周,交變電流完畢一次周期性變化所需時(shí)間。單位:秒(s)頻率(f):交變電流在1秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。單位:赫茲(Hz)T=1/f圓頻率(ω):ω=2πf=2π/T我國交變電的頻率:50Hz,周期0.02s(1s方向變100次)。二、電感L:通直流,阻交流;通低頻,阻高頻。電容C:通交流,阻直流;通高頻,阻低頻。三、變壓器:1、原理:原、副線圈中的互感現(xiàn)象,原、副線圈中的磁通量的變化率相等。P1=P22、變壓器只變換交流,不變換直流,更不變頻。原、副線圈中交流電的頻率同樣:f1=f2高壓線圈匝數(shù)多、電流小,導(dǎo)線較細(xì);低壓線圈匝數(shù)少、電流大,導(dǎo)線較粗。3、如左圖:U1:U2:U3=n1:n2:n3n1I1=n2I2+n3I3P1=P2+P3四、電能輸送的半途損失:ΔU=Ir線=r線=U電源—U用戶ΔU∝ΔP=I2r線=r線=P電源—P用戶ΔP∝五、三相交變電:1、原理:三個(gè)互成120度的同種線圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生三相交變電動(dòng)勢。U1=Umsinωtu2=Umsin(ωt-2/3π)u3=Umsin(ωt-4/3π)2、相電壓:端線(火線、相線)與中性線之間的電壓。線電壓:兩根不同的端線之間的電壓。電源Y形連接:U線=U相電源Δ形連接:U線=U相3、例:下列四個(gè)圖中,單相電壓是220V,則三個(gè)相同電阻中,每個(gè)電阻兩端電壓是:第六章、電磁場與電磁波一、電磁振蕩的產(chǎn)生:1、振蕩電流:大小與方向都作周期性變化的電流。振蕩電路(LC回路):產(chǎn)生振蕩電流的電路,LC回路中產(chǎn)生正弦交變電。電容C中容納電荷最多時(shí),電路中電流最小,磁場能所有轉(zhuǎn)化為電場能,此時(shí)充電

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