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第一章靜電場(chǎng)
第1節(jié)電荷及其守恒定律
一、起電辦法實(shí)驗(yàn)探究
i.物體有了吸引輕小物體性質(zhì),就說物體帶了電或有了電荷。
2.兩種電荷
自然界中電荷有2種,即正電荷和負(fù)電荷。如:絲綢摩掠過玻璃棒所帶
電荷是正電荷;用干燥毛皮摩掠過硬橡膠棒所帶電荷是負(fù)電荷。同種電荷相斥,
異種電荷相吸。
互相吸引一定是帶異種電荷物體嗎?不一定,除了帶異種電荷物體互相吸
引之外,帶電體有吸引輕小物體性質(zhì),這里“輕小物體”也許不帶電。
3.起電辦法
使物體起電辦法有三種:摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電
Q)摩擦起電:兩種不同物體原子核束縛電子能力并不相似.兩種物體互相
摩擦?xí)r,束縛電子能力強(qiáng)物體就會(huì)得到電子而帶負(fù)電,束縛電子能力弱物體
會(huì)失去電子而帶正電?(正負(fù)電荷分開與轉(zhuǎn)移)
(2)接觸起電:帶電物體由于缺少(或多余)電子,當(dāng)帶電體與不帶電物體
接觸時(shí),就會(huì)使不帶電物體上失去電子(或得到電子),從而使不帶電物體由于
缺少(或多余)電子而帶正電(負(fù)電).(電荷從物體一某些轉(zhuǎn)移到另一某些)
(3)感應(yīng)起電:當(dāng)帶電體接近導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體內(nèi)自由電子會(huì)向接近或遠(yuǎn)離帶
電體方向移動(dòng).(電荷從一種物體轉(zhuǎn)移到另一種物體)
三種起電方式不同,但實(shí)質(zhì)都是發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,使多余電子物體(某些)
帶負(fù)電,使缺少電子物體(某些)帶正電.在電子轉(zhuǎn)移過程中,電荷總量保持不
變。
二、電荷守恒定律
I.電荷量:電荷多少。在國(guó)際單位制中,它單位是庫(kù)侖,符號(hào)是C。
2.元電荷:電子和質(zhì)子所帶電荷絕對(duì)值1.6X10-19C,所有帶電體電荷
量等于e或e整數(shù)倍。(元電荷就是帶電荷量足夠小帶電體嗎?提示:不是,
元電荷是一種抽象概念,不是指某一種帶電體,它是指電荷電荷量.此外任何
帶電體所帶電荷量是1.6X10-19C整數(shù)倍。)
3.比荷:粒子電荷量與粒子質(zhì)量比值。
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
一種物體轉(zhuǎn)移到另一種物體,或從物體一某些轉(zhuǎn)移到另一某些,在轉(zhuǎn)移過程中,
電荷總量保持不變。
表述2:在一種與外界沒有電荷互換系統(tǒng)內(nèi),正、負(fù)電荷代數(shù)和保持不變。
例:有兩個(gè)完全相似帶電絕緣金屬小球A、B,分別帶電荷量為
QA=6.4xlO-9C,QB=-3.2xlO-9C,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)完全相似金屬球接觸后,依照對(duì)稱性,兩個(gè)球一
定帶等量電荷量.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2節(jié)庫(kù)侖定律
一、電荷間互相作用
1.點(diǎn)電荷:當(dāng)電荷自身大小比起它到其她帶電體距離小得多,這樣可以
忽視電荷在帶電體上詳細(xì)分布狀況,把它抽象成一種幾何點(diǎn)。這樣帶電體就
叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是一種抱負(fù)化物理模型。VS質(zhì)點(diǎn)
2.帶電體看做點(diǎn)電荷條件:
①兩帶電體間距離遠(yuǎn)不不大于它們大?。?/p>
②兩個(gè)電荷均勻分布絕緣小球。
3.影響電荷間互相作用因素:①距離;②電量;③帶電體形狀和大小
二、庫(kù)侖定律:在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間作用力跟它們電荷乘積成正
比,跟它們距離平方成反比,作用力方向在它們連線上。
(靜電力常量—k=9.0xl09Nm2/C2)
注意:
1.定律成立條件:真空、點(diǎn)電荷
2.靜電力常量—k=9.0xl09NTn2/C2(庫(kù)侖扭秤)
3.計(jì)算庫(kù)侖力時(shí),電荷只代入絕對(duì)值
4.方向在它們連線上,同種電荷相斥,異種電荷相吸
5.兩個(gè)電荷間庫(kù)侖力是一對(duì)互相作用力
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點(diǎn)電荷分別固定在相距為2LA、B
兩點(diǎn),當(dāng)前AB連線中點(diǎn)0放一種帶電量為+q點(diǎn)電荷。求q所受庫(kù)侖力。
第3節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度
一、電場(chǎng)——電荷間互相作用是通過電場(chǎng)發(fā)生
電荷(帶電體)周邊存在著一種物質(zhì)。電場(chǎng)看不見又摸不著,但卻是客觀存
在一種特殊物質(zhì)形態(tài)。
其基本性質(zhì)就是對(duì)置于其中電荷有力作用,這種力就叫電場(chǎng)力。
電場(chǎng)檢查辦法:把一種帶電體放入其中,看與否受到力作用。
試探電荷:用來檢查電場(chǎng)性質(zhì)電荷。其電量很?。ú挥绊懺妶?chǎng));體積很
小(可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn))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)電荷受到電場(chǎng)力與它所帶電荷量比值,叫做這一點(diǎn)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)受到電場(chǎng)力方向就是那
一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向。即如果Q是正電荷,E方向就是沿著PQ連線并背離Q;
如果Q是負(fù)電荷,E方向就是沿著PQ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)自身力性質(zhì)物理量,反映電場(chǎng)中某一點(diǎn)電場(chǎng)性質(zhì),
其大小表達(dá)電場(chǎng)強(qiáng)弱,由產(chǎn)生電場(chǎng)場(chǎng)源電荷和點(diǎn)位置挺,與檢查電荷無關(guān)。
數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力。
lV/m=lN/C
三、點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式
四、電場(chǎng)疊加
在幾種點(diǎn)電荷共同形成電場(chǎng)中,某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該
點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)矢量和,這叫做電場(chǎng)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)中畫出某些曲線,曲線疏密限
度表達(dá)場(chǎng)強(qiáng)大小,曲線上某點(diǎn)切線方向表達(dá)場(chǎng)強(qiáng)方向。
2.電場(chǎng)線特性
Q)電場(chǎng)線密地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng),電場(chǎng)線疏地方場(chǎng)強(qiáng)弱。
(2)靜電場(chǎng)電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷,孤立正電荷(或負(fù)電荷)電場(chǎng)線
止無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)。
(3)電場(chǎng)線不會(huì)相交,也不會(huì)相切。
(4)電場(chǎng)線是假想,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)中運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然
聯(lián)系。
3.幾種典型電場(chǎng)電場(chǎng)線
Q)正、負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布
特點(diǎn):
①離點(diǎn)電荷越近,電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大。
②e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)電荷形成電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布
特點(diǎn):
①沿點(diǎn)電荷連線,場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大。
②e兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上,場(chǎng)強(qiáng)方向均相似,且
總與中垂面(中垂線)垂直。
③在中垂面(中垂線)上,與兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)0等距離
各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等。
(3)等量同種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布狀況
特點(diǎn):
①兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)。處場(chǎng)強(qiáng)為0。
②兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近電場(chǎng)線非常稀疏,但場(chǎng)強(qiáng)并不為0。
③兩點(diǎn)電荷連線中點(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):
①勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相似電場(chǎng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線是平行等距同
向直線。
②e電場(chǎng)線疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小,電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行。
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)差值。電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì),就是
該點(diǎn)相對(duì)于零勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)差。
⑴計(jì)算式
(2)單位:伏特(V)
(3)電勢(shì)差是標(biāo)量。其正負(fù)表達(dá)大小。
二、電場(chǎng)力功
電場(chǎng)力做功特點(diǎn):
電場(chǎng)力做功與重力做功同樣,只與始末位置關(guān)于,與途徑無關(guān)。
1.電勢(shì)能:電荷處在電場(chǎng)中時(shí)所具備,由其在電場(chǎng)中位置決定能量稱為電
勢(shì)能.
注意:系統(tǒng)性、相對(duì)性
2.電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功關(guān)系
(1)電荷在電場(chǎng)中具備電勢(shì)能。
(2)電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,電荷電勢(shì)能減小。
(3)電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功,電荷電勢(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),與零電勢(shì)能面關(guān)于(普通把電荷在離場(chǎng)源電荷無限遠(yuǎn)處
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)定為零。)
(6)電勢(shì)能是電荷和電場(chǎng)合共有,具備系統(tǒng)性。
(7)電勢(shì)能是標(biāo)量。
3.電勢(shì)能大小擬定
電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)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)力所做功。
三、電勢(shì)
電勢(shì):置于電場(chǎng)中某點(diǎn)試探電荷具備電勢(shì)能與其電量比叫做該點(diǎn)電勢(shì)。
是描述電場(chǎng)能性質(zhì)物理量。其大小與試探電荷正負(fù)及電量q均無關(guān),只與電
場(chǎng)中該點(diǎn)在電場(chǎng)中位置關(guān)于,故其可衡量電場(chǎng)性質(zhì)。
單位:伏特(V)標(biāo)量
1.電勢(shì)相對(duì)性:某點(diǎn)電勢(shì)大小是相對(duì)于零點(diǎn)電勢(shì)而言。零電勢(shì)選取是任
意,普通選地面和無窮遠(yuǎn)為零勢(shì)能面。
2.電勢(shì)固有性:電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)大小是由電場(chǎng)自身性質(zhì)決定,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)表達(dá)該處電勢(shì)比零電勢(shì)處電
勢(shì)低.)
4.計(jì)算時(shí)E,q,都帶正負(fù)號(hào)。
5.順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來越低。
6.與電勢(shì)能狀況相似,應(yīng)先擬定電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)為零.(普通取離場(chǎng)源電荷
無限遠(yuǎn)處或大地電勢(shì)為零.)
三、等勢(shì)面
1.等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相等各點(diǎn)構(gòu)成面。
2.等勢(shì)面特點(diǎn)
①等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,在同一等勢(shì)面兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不
做功;
②電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高等勢(shì)面指向電勢(shì)低等勢(shì)面,任意兩個(gè)等勢(shì)面都不
會(huì)相交;
③等差等勢(shì)面越密地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
第5節(jié)電勢(shì)差
一、電勢(shì)差:電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)差值
二、電場(chǎng)力功
電場(chǎng)力做功特點(diǎn):電場(chǎng)力做功與重力做功同樣,只與始末位置關(guān)于,與
途徑無關(guān)。
第6節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系
一、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)關(guān)系?(下圖)
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)差關(guān)系
勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向距離乘積
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上減少電勢(shì).
電場(chǎng)強(qiáng)度方向是電勢(shì)減少最快方向.
推論:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿任意一種方向上,電勢(shì)降落都是均勻,故在同
始終線上間距相似兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等。
第7節(jié)靜電現(xiàn)象應(yīng)用
一、靜電感應(yīng)現(xiàn)象
1.導(dǎo)體:容易導(dǎo)電物體叫導(dǎo)體。
2.導(dǎo)體中存在大量自由電荷。常用導(dǎo)體有:金屬、石墨、人體、大地、
酸堿鹽溶液等。
3.靜電感應(yīng)現(xiàn)象:放入電場(chǎng)中導(dǎo)體,其內(nèi)部自由電子在電場(chǎng)力作用下向
電場(chǎng)反方向作定向移動(dòng),致使導(dǎo)體兩端分別浮現(xiàn)等量正、負(fù)電荷。這種現(xiàn)象
叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象。
4.感應(yīng)電荷:靜電感應(yīng)現(xiàn)象中,導(dǎo)體不同某些浮現(xiàn)凈電荷。
二、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體電場(chǎng)
1.靜電場(chǎng)中導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)分布
2.靜電平衡:電場(chǎng)中導(dǎo)體內(nèi)(涉及表面上)自由電荷不再發(fā)生定向移動(dòng)狀
態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。
3.靜電平衡導(dǎo)體特性:
Q)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零
(2)導(dǎo)體是等勢(shì)體,表面為等勢(shì)面
(3)導(dǎo)體外部表面附近場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直
三、導(dǎo)體上電荷分布
1.法拉弟圓桶實(shí)驗(yàn)
2.靜電平衡時(shí),超導(dǎo)體上電荷分布規(guī)律:
導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷,電荷只分布在導(dǎo)體外表面
在超導(dǎo)體表面,越尖銳位置,電荷密度(單位面積上電荷量)越大,凹陷位
置幾乎沒有電荷。
3.尖端放電:
四、靜電屏蔽
1.空腔導(dǎo)體或金屬網(wǎng)罩可以把外部電場(chǎng)遮住,使其不受外電場(chǎng)影響。
2.靜電屏蔽兩種狀況
導(dǎo)體內(nèi)腔不受外界影響:
接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響:
3.靜電屏蔽本質(zhì):靜電感應(yīng)與靜電平衡
4.靜電屏蔽應(yīng)用:
電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面金屬罩、通訊電纜外層金屬套
電力工人高壓帶電作業(yè),全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成衣、帽、手套、鞋
第8節(jié)電容器電容
一、電容器
1.電容器:任何兩個(gè)彼此絕緣、互相接近導(dǎo)體可構(gòu)成一種電容器,貯藏
電量和能量。兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容器兩極。
2.電容器帶電量:電容器一種極板所帶電量絕對(duì)值。
3.電容器充電、放電.
操作:把電容器一種極板與電池組正極相連,另一種極板與負(fù)極相連,
兩個(gè)極板上就分別帶上了等量異種電荷。這個(gè)過程叫做充電。
現(xiàn)象:從敏捷電流計(jì)可以觀測(cè)到短暫充電電流。充電后,切斷與電源聯(lián)系,
兩個(gè)極板間有電場(chǎng)存在,充電過程中由電源獲得電能貯存在電場(chǎng)中,稱為電場(chǎng)
能。
操作:把充電后電容器兩個(gè)極板接通,兩極板上電荷互相中和,電容器就不
帶電了,這個(gè)過程叫放電。
充電——帶電量Q增長(zhǎng),板間電壓U增長(zhǎng),板間場(chǎng)強(qiáng)E增長(zhǎng),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.定義:電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間電勢(shì)U比值,叫做電
容器電容
C=Q/U,式中Q指每一種極板帶電量絕對(duì)值
①電容是反映電容器自身容納電荷本領(lǐng)大小物理量,跟電容器與否帶電
無關(guān)。
②電容單位:在國(guó)際單位制中,電容單位是法拉,簡(jiǎn)稱法,符號(hào)是F。
慣用單位有微法("),皮法(pF)IpF=10-6F,1pF=10-12F
2.平行板電容器電容C:跟介電常數(shù)成正比,跟正對(duì)面積S成正比,跟
極板間距離d成反比。
是電介質(zhì)介電常數(shù),k是靜電力常量;空氣介電常數(shù)最小。
3.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。
第9節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)
研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)要注意如下三點(diǎn):
1.帶電粒子受力特點(diǎn)。
2.結(jié)合帶電粒子受力和初速度分析其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。
3.注意選用適當(dāng)辦法解決帶電粒子運(yùn)動(dòng)問題。
一、帶電粒子在電場(chǎng)中加速
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,若一種質(zhì)量為
m,帶正電電荷量為q粒子,在靜電力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)速度。
二、帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)
例2:如圖所示,一種質(zhì)量為m,電荷量為+q粒子,從兩平行板左側(cè)中
點(diǎn)以初速度vO沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入,兩平行板間距為d,兩板間電勢(shì)差為U,
金屬板長(zhǎng)度為L(zhǎng),
Q)若帶電粒子能從兩極板間射出,求粒子射出電場(chǎng)時(shí)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)偏轉(zhuǎn)角度。
三、帶電粒子分類
(1)基本粒子
如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等除有闡明或有明確暗示以外,普通都不
考慮重力(但并不忽視質(zhì)量)。
(2)帶電微粒
如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有闡明或有明確暗示以外,普通都不
能忽視重力。
第二章恒定電流
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)極裝置。(從能量角度看,電源是一
種可以不斷地把其她形式能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苎b置)
二、電流
1.電流:電荷定向移動(dòng)形成電流。
2.產(chǎn)生電流條件
Q)導(dǎo)體中存在著可以自由移動(dòng)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)定分布電荷產(chǎn)生穩(wěn)定電場(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)體橫截面電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t比值叫
做電流,即:?jiǎn)挝唬喊才?A)慣用單位:毫安(mA)、微安(|JA)
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?/p>
注意:
(1)在金屬導(dǎo)體中,電流方向與自由電荷(電子)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)方向相似,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表達(dá)
通過截面正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。
第2節(jié)電動(dòng)勢(shì)
一、電動(dòng)勢(shì)
(D定義:在電源內(nèi)部,非靜電力所做功W與被移送電荷q比值叫電源
電動(dòng)勢(shì)。
⑵定義式:E=W/q
(3)單位:伏(V)
(4)物理意義:表達(dá)電源把其他形式能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大
小。電動(dòng)勢(shì)越大,電路中每通過1C電量時(shí),電源將其他形式能轉(zhuǎn)化成電能數(shù)
值就越多。
二、電源(池)幾種重要參數(shù)
Q)電動(dòng)勢(shì):它取決于電池正負(fù)極材料及電解液化學(xué)性質(zhì),與電池大小無
關(guān)。
(2)內(nèi)阻(r):電源內(nèi)部電阻。
(3)容量:電池放電時(shí)能輸出總電荷量。其單位是:A-h,mAh.
第3節(jié)歐姆定律
一、導(dǎo)體電阻
Q)定義:導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流比值,叫做這段導(dǎo)體電阻。
⑵公式:R=U/I(定義式)
闡明:
A、對(duì)于給定導(dǎo)體,R一定,不存在R與U成正比,與I成反比關(guān)系,R
只跟導(dǎo)體自身性質(zhì)關(guān)于。
B、這個(gè)式子(定義)給出了測(cè)量電阻辦法——伏安法。
C、電阻反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用
二、歐姆定律
Q)定律內(nèi)容:導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓成正比,跟它電阻成反比。
(2)公式:I=U/R
(3)適應(yīng)范疇:一是某些電路,二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液。
三、導(dǎo)體伏安特性曲線
Q)伏安特性曲線:用縱坐標(biāo)表達(dá)電流I,橫坐標(biāo)表達(dá)電壓U,這樣畫出I-U
圖象叫做導(dǎo)體伏安特性曲線。
(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)直線電學(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電學(xué)元件。
四、導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端電壓關(guān)系
Q)對(duì)同一導(dǎo)體,導(dǎo)體中電流跟它兩端電壓成正比。
(2)在相似電壓下,U/I大導(dǎo)體中電流小,U/I小導(dǎo)體中電流大。因此U/I
反映了導(dǎo)體阻礙電流性質(zhì),叫做電阻(R)
(3)在相似電壓下,對(duì)電阻不同導(dǎo)體,導(dǎo)體電流跟它電阻成反比。
第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
一、串聯(lián)電路
1.串聯(lián)電路基本特點(diǎn):
2.串聯(lián)電路,性質(zhì):
等效電阻:電壓分派:功率分派:
二、并聯(lián)電路
1.并聯(lián)電路基本特點(diǎn):
2.并聯(lián)電路性質(zhì):
等效電阻:電流分派:功率分派:
第5節(jié)焦耳定律
一、電功和電功率
(一)導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng),電場(chǎng)力所做功稱為電功。
合用于一切電路.涉及純電阻和非純電阻電路。
1、純電阻電路:只具有電阻電路、如電爐、電烙鐵等電熱器件構(gòu)成電路,
白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住電動(dòng)機(jī)也是純電阻器件。
2、非純電阻電路:電路中具有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反映
電路。
在國(guó)際單位制中電功單位是焦(J),慣用單位有千瓦時(shí)(kW-h)。
lkWh=3.6xlO6J
(二)電功率是描述電流做功快慢物理量。
額定功率:是指用電器在額定電壓下工作時(shí)消耗功率,銘牌上所標(biāo)稱功
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
(一)焦耳定律:電流流過導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體上產(chǎn)生熱量Q=I2Rt
此式也合用于任何電路,涉及電動(dòng)機(jī)等非純電阻發(fā)熱計(jì)算.產(chǎn)生電熱過程,
是電流做功,把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能過程。
(二)熱功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)體發(fā)熱功率叫做熱功率。
熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I二次方與導(dǎo)體電阻R乘積。
(三)電功率與熱功率
1、區(qū)別:
電功率是指某段電路所有電功率,或這段電路上消耗所有電功率,決定
于這段電路兩端電壓和通過電流強(qiáng)度乘積。
熱功率是指在這段電路上因發(fā)熱而消耗功率.決定于通過這段電路電流強(qiáng)
度平方和這段電路電阻乘積。
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)化為除熱能外其她形式功率之
和。
(四)電功和電熱關(guān)系
1、在純電阻電路中,電流做功,電能完全轉(zhuǎn)化為電路內(nèi)能.因而電功等于
電熱,有:
2、在非純電阻電路中,電流做功,電能除了一某些轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還要
轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等其她形式能.因而電功不不大于電熱,電功率不不大
于電路熱功率。.即有:W=UIt=E機(jī)、化+I2Rt或UI=I2R+P其她(P其她指
除熱功率之外其她形式能功率)
第6節(jié)導(dǎo)體電阻
一、電阻定律
電阻定律:實(shí)驗(yàn)表白,均勻?qū)w電阻R跟它長(zhǎng)度I成正比,跟它橫截面
積S成反比,用公式表達(dá)為
1.P表達(dá)材料電阻率,與材料和溫度關(guān)于;
2.I表達(dá)沿電流方向?qū)w長(zhǎng)度;
3.S表達(dá)垂直于電流方向?qū)w橫截面積。
二、電阻率
(一)電阻定律中比例常量p跟導(dǎo)體材料關(guān)于,是一種反映材料導(dǎo)電性能物
理量,稱為材料電阻率。值越大,材料導(dǎo)電性能越差。
(二)電阻率單位是dm,讀作歐姆米,簡(jiǎn)稱歐米。
(三)材料電阻率隨溫度變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大。鎰銅
合金和銀銅合金電阻率受溫度影響很小,慣用來制作原則電阻。
(四)各種材料電阻率普通都隨溫度變化而變化。
1、金屬電阻率隨溫度升高而增大。
2、半導(dǎo)體(熱敏電阻)電阻率隨溫度升高而減小。
第7節(jié)閉合電路歐姆定律
一、閉合電路
外電路:電源外部叫做外電路,其電阻稱為外電阻,Ro
外電壓U外:外電阻兩端電壓。常也叫路端電壓。
內(nèi)電路:電源內(nèi)部電路叫做內(nèi)電路,其電阻稱為內(nèi)電阻,
ro
二、閉合電路歐姆定律
閉合電路中電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路電阻之和成反比。
這一結(jié)論稱為閉合電路歐姆定律。
三、路端電壓跟負(fù)載關(guān)系
(一)路端電壓:外電路兩端電壓叫做路端電壓。
(二)路端電壓是用電器(負(fù)載)實(shí)際工作電壓。
電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為匚E/I短
注意:
1、U—I圖象是從來下傾斜直線,路端電壓隨電流增大而減小。
2、圖象斜率表達(dá)電源內(nèi)阻,圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)電源電動(dòng)勢(shì),與橫軸
交點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)短路電流。
3、斜率大,內(nèi)阻大。
四、測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻
(一)電路圖
(二)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決辦法比較:
1、計(jì)算法:原理清晰但解決繁雜,偶爾誤差解決不好。
2、作圖法:原理清晰、解決簡(jiǎn)樸,偶爾誤差得到較好解決,可以依照?qǐng)D
線外推得出意想不到結(jié)論。
第8節(jié)多用電表原理
一、內(nèi)部構(gòu)造
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)測(cè)量端。使用時(shí),電路只有一某些起作用。
二、測(cè)量原理
(一)測(cè)直流電流和直流電壓原理,就是電阻分流和分壓原理,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。
(二)多用電表電阻擋(歐姆擋)原理。
1.
第三章磁場(chǎng)
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)物體性質(zhì)叫磁性。具備磁性物體叫磁體,
磁體中磁性最強(qiáng)區(qū)域叫磁極。
二、磁極間互相作用規(guī)律:同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引.(與電
荷類比)
三、磁場(chǎng)
(一)磁體周邊有磁場(chǎng)
(二)奧斯特實(shí)驗(yàn)啟示:電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)電荷周邊空間有磁場(chǎng)。
導(dǎo)線南北放置
(三)安培研究:磁體能產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)磁體有力作用;電流能產(chǎn)生磁場(chǎng),
那么磁場(chǎng)對(duì)電流也應(yīng)當(dāng)有力作用。
(四)磁場(chǎng)基本性質(zhì):
1、磁場(chǎng)對(duì)處在場(chǎng)中磁體有力作用。
2、磁場(chǎng)對(duì)處在場(chǎng)中電流有力作用。
第2、4節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度、通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)中受到力
一、安培力方向
安培力一磁場(chǎng)對(duì)電流作用力稱為安培力。
左手定則:伸開左手,使拇指與四指在同一種平面內(nèi)并跟四指垂直,讓
磁感線垂直穿入手心,使四指指向電流方向,這時(shí)拇指所指就是通電導(dǎo)體所
受安培力方向。
二、安培力方向判斷
1.安培力方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定平面,在判斷安培力
方向時(shí)一方面擬定磁場(chǎng)和電流所擬定平面,從而判斷出安培力方向在哪一條
直線上,然后再依照左手定則判斷出安培力詳細(xì)方向。
2.已知I、B方向,可唯一擬定F方向;已知F、B方向,且導(dǎo)線位置擬定
期,可唯一擬定I方向;已知F、I方向時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向不能唯一擬定。
3.由于B、I、F方向關(guān)系在三維立體空間中,因此解決該類問題時(shí),應(yīng)具
備較好空間想像力.如果是在立體圖中,還要善于把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖。
三、安培力大小
實(shí)驗(yàn)表白: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)線所受安培力F跟電流I
和導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積IL比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。
對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度理解
1、公式B=F/IL是磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式,是用比值定義,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大
小只決定于磁場(chǎng)自身性質(zhì),與F、I、L均無關(guān)。
2、定義式B=FIL成立條件是:通電導(dǎo)線必要垂直于磁場(chǎng)方向放置。由于
磁場(chǎng)中某點(diǎn)通電導(dǎo)線受力大小,除了與磁場(chǎng)強(qiáng)弱關(guān)于外,還與導(dǎo)線方向關(guān)于。
導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中方向不同,所受磁場(chǎng)力也不相似.通電導(dǎo)線受力為零地方,磁
感應(yīng)強(qiáng)度B大小不一定為零,這也許是電流方向與B方向在一條直線上因素
導(dǎo)致。
3、磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式也合用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng),這時(shí)L應(yīng)很短,IL稱作"電
流元",相稱于靜電場(chǎng)中試探電荷。
4、通電導(dǎo)線受力方向不是磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。
5、磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)別:磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)性質(zhì)物理量,
電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)性質(zhì)物理量,它們都是矢量,現(xiàn)把它們區(qū)別列表如下:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,遵循平行四邊形定則。如果空間同步存在兩個(gè)或
兩個(gè)以上磁場(chǎng)時(shí),某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是各磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和。
五、勻強(qiáng)磁場(chǎng):如果磁場(chǎng)某一區(qū)域里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相似,
這個(gè)區(qū)域磁場(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)方向垂直狀
況下,導(dǎo)線所受安培力
F=BILO
(一)公式F=BIL中L指是"有效長(zhǎng)度".當(dāng)B與I垂直時(shí),F(xiàn)最大,F(xiàn)=BIL;
當(dāng)與平行時(shí),
BIF=0o
(二)彎曲導(dǎo)線有效長(zhǎng)度L,等于連接兩端點(diǎn)直線長(zhǎng)度,如下圖相應(yīng)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0角時(shí),F(xiàn)=ILBsinG
第3節(jié)幾種常用磁場(chǎng)
一、磁場(chǎng)方向
物理學(xué)規(guī)定:
在磁場(chǎng)中任一點(diǎn),小磁針北極受力方向,亦即小磁針靜止時(shí)北極所指方
向,就是該點(diǎn)磁場(chǎng)方向。
二、圖示磁場(chǎng)
(一)磁感線一在磁場(chǎng)中假想出一系列曲線
1、磁感線上任意點(diǎn)
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