電場知識點總結
1. 電荷和電荷守恒定律
⑴ 自然界中只有正負兩種電荷。電荷在同一周圍空間中形成電場。電荷之間的相互作用力通過電場發生。電荷量稱為電量。基本收費。
⑵使物體帶電又稱帶電。給物體充電的方式有以下三種:
① 摩擦起電
②接觸電氣化
③感應起電。
⑶ 電荷既不能被創建,也不能被消滅。它只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從身體的一個部位轉移到另一個部位。這稱為電荷守恒定律。
2.庫侖定律
真空中兩個點電荷之間的力與其電荷的乘積成正比,與它們之間的距離的平方成反比。力的方向位于它們的連線上。
數學表達式為,其中比例常數稱為靜電力常數
庫侖定律的適用條件是(a)真空和(b)點電荷。
點電荷是物理學中的理想模型。
當帶電體之間的距離遠大于帶電體的線性度時,可以使用庫侖定律,否則不能使用。
3、電場強度
⑴電場最基本的性質之一是施加在其中的電荷上的電場力。電場的這種特性用電場強度來描述。將測試電荷放入電場中。它所受到的電場力與它所攜帶的電量的比值稱為該位置的電場強度。定義公式為:場強是一個矢量,正電荷上電場力的方向指定為該點。該點的場強方向,負電荷所施加的電場力的方向與該點的場強方向相反。場強的大小和方向是由客觀存在的電場本身決定的。與是否放入測試電荷、放入測試電荷的正負電量無關。不能認為是正比 應該認為是反比。有必要區分場強的定義和點電荷場強的計算公式。前者適用于任何電場,而后者僅適用于真空(或空氣)中點電荷形成的電場。
4、電場線為了直觀、形象地描述電場中各點的強度和方向,在電場中繪制了一系列曲線。
曲線上各點的切線方向代表該點的場強方向,
曲線的密度表明電場的弱弱。
電場線的特點:
(a) 以正電荷(或無窮大)開始,以負電荷(或無窮大)結束;
(b) 沒有兩條電場線相交。
電場線只能描述電場的方向并定性地描述電場的強度,而不能描述帶電粒子在電場中的運動軌跡。
帶電粒子的軌跡由外力和帶電粒子的初速度的組合決定。
5、均勻電場的方向各處都是相同的。
場強處處相等的區域稱為均勻電場。
均勻電場中的電場線是等距平行線。
兩塊相對的平行金屬板帶上等量的不同電荷后,
除邊緣外,兩極之間存在均勻電場。
6、電勢能 由電場中電荷的相對位置決定的能量稱為電勢能。
電勢能是相對的,通常取無窮大或大地作為電勢能和零點。
由于電勢能是相對的,其實際應用意義并不大。經常應用的是電勢能的變化。
電場力對電荷確實做功,電荷的電勢能減慢得較小。電荷克服電場力做功,電荷的電勢能增加。電勢能變化的值等于電場力對電荷所做的功的值。這往往是判斷電荷的電勢能如何變化的依據。 。
7、電勢、電勢差
⑴電勢是描述電場能量性質的物理量。如果將一個測試電荷放置在電場中的某個位置,如果它具有電勢能,則其比值稱為該位置的電勢。電勢也是相對的。通常,距電場或大地無限遠處的電勢為零(對于同一電場,電勢能量與電勢零點選擇一致)。選擇零電勢點后,我們可以得到正電荷形成的電場中各點的電勢為正,負電荷形成的電場中各點的電勢為負。
⑵電場中兩點之間的電勢差稱為電勢差。根據教材要求,電勢差取絕對值。知道了電勢差的絕對值,要比較哪一點電勢更高,就需要判斷電場力對電荷所做的正功還是負功,或者是通過這兩點的位置來判斷在電場線上。
⑶由等電位的點組成的曲面稱為等電位面。等位面的特征:
(a) 等勢面上各點電勢相等,等勢面上移動電荷時,電場力不起作用。
(b) 等勢面必須垂直于電場線,并且電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。
(c)規定:畫等勢面(或線)時,相鄰兩個等勢面(或線)之間的電勢差相等。這樣,等勢面(線)較密的地方場強較大,而等勢面(線)稀疏的地方場強較小。
⑷電場力對電荷做功的計算公式: ,該公式適用于任何電場。電場力所做的功與路徑無關,并且由起始位置和終止位置之間的電勢差決定。 ⑸均勻電場中電勢差與場強的關系是,式中的距離是沿場強方向的距離。
8.電場中的導體
⑴靜電感應:當金屬導體置于外部電場中時,導體中的自由電子因電場力的作用而向一個方向移動,使導體的兩端面上出現等量的異種電荷。這種現象稱為靜電感應。
⑵靜電平衡:發生靜電感應的導體兩端感應出等量的異種電荷,形成附加電場。當附加電場完全抵消外電場時,自由電子的定向運動停止,導體處于靜電平衡狀態。
⑶靜電平衡時導體的特性:
高中物理電場和磁場的全部公式:
1、磁感應強度是用來表示磁場強度和方向的物理量。是一個向量,單位是T),1T=1N/Am
2、安培力F=BIL; (注:L⊥B) {B:磁感應強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導線長度(m)}
3、洛倫茲力f=qVB(注V⊥B);質譜儀 {f:洛倫茲力(N),q:帶電粒子電荷(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4、忽略重力時(不考慮重力),帶電粒子進入磁場的運動(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛倫茲力影響,以勻速直線運動V=V0
(2) 帶電粒子沿垂直于磁場的方向進入磁場:做勻速圓周運動,規則如下 a) F 方向 = f = mV2/r = mω2r = mr (2π/T)2 = qVB; r = mV/qB; T=2πm/qB; (b) 運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關,洛倫茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);
【感應電動勢大小計算公式】:
1)E=nΔΦ/Δt(通用公式){法拉第電磁感應定律貝語網校,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量變化率}
2)E=BLV垂直(切割磁力線移動){L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(發電機最大感應電動勢){Em:感應電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導體一端固定,以ω旋轉進行切割){ω:角速度(rad/s)高中物理電場大小如何判斷,V:速度(m/s)}
磁通量 Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:均勻磁場的磁感應強度(T),S:面對面積(m2)}
感應電動勢的正負極可以通過感應電流的方向來確定{電源內部電流的方向:從負極到正極}
筆記:
1、電壓瞬時值e=Emsinωt,電流瞬時值i=Imsinωt; (ω=2πf)
2、電動勢峰值 Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中) Im=Em/
3、正弦(co)正弦交流電有效值:E=Em/(2)1/2; U=Um/(2)1/2; I=Im/(2)1/2
4、理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P 輸入 = P 輸出
5、長距離輸電時高中物理電場大小如何判斷,采用高壓傳輸電能,可以減少輸電線路上電能的損耗′=(P/U)2R;
(P loss′:輸電線路上損失的功率,P:傳輸電能的總功率,U:輸電電壓,R:輸電線路電阻);
6、式1、2、3、4中的物理量及單位:
ω:角頻率(rad/s);
t:時間;
n:線圈匝數;
B:磁感應強度(T);
S:線圈面積(m2);
U輸出)電壓(V);
I:電流強度(A);
P:功率(W)。