电场基础知识
1.电场和磁场的基本知识点
左手定则 - 简介左手定则左手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。
把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心(手心对准N极,手背对准S极,四指指向电流方向(既正电荷运动的方向)则拇指的方向就是导体受力方向。原理:当你把磁铁的磁感线和电流的磁感线都画出来的时候,两种磁感线交织在一起,按照向量加法,磁铁和电流的磁感线方向相同的地方,磁感线变得密集;方向相反的地方,磁感线变得稀疏。
磁感线有一个特性就是,每一条同向的磁感线互相排斥!磁感线密集的地方“压力大”,磁感线稀疏的地方“压力小”。于是电流两侧的压力不同,把电流压向一边。
拇指的方向就是这个压力的方向。区分与右手定则。
左手定则与右手定则中导线所受的力是作用力与反作用力的关系。请注意,电流方向、磁场方向和承载电流的导体受到的磁场力方向这三者的关系是一种客观存在,它与左右手毫无关系,左手定则只是一种描述方法或者说帮助记忆的方法,你完全可以用其它方法来记忆,这三种方向的关系适用情况:电流方向与磁场方向垂直.(不垂直的情况可转化为垂直方向上的有效值。
例如,电流方向与磁感线方向成一定角度,则有效值为其再乘角正弦值。)(计算法)如下电流元I1dι对相距γ12的另一电流元I2dι的作用力df12为: μ0I1I2dι2*(dι1*γ12) df12=───────────── 4πγ123 式中dι1、dι2的方向都是电流的方向;γ12是从I1dι指向I2dι的径矢。
安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι(即上述I1dι)在γ(即上述γ12)处产生的磁场为 μ0Idι*γ dB=─────── 4πγ3 这是毕-萨-拉定律。
其二是电流元Idl(即上述I2dι2)在磁场B中受到的作用力df(即上述df12)为: df=Idι*B右手定则right-hand rule 确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则。又称发电机定则。
右手平展,大拇指与其余四指垂直,若磁力线垂直进入手心,大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。 右手定则 - 简介 电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。
如果是和力有关的则全依靠左手定则。即,关于力的用左手,其他的(一般用于判断感应电流方向)用右手定则。
(这一点常常有人记混,可以发现“力”字向左撇,就用左手;而“电”字向右撇,就用右手)记忆口诀:左通力右生电。 材料力学中,右手螺旋定则是用来断定扭矩的正负号。
将扭矩表示为矢量,四指弯向表示扭矩的转向,则大拇指的指向为扭矩矢量的方向,离开横截面的扭矩为正;反之为负。右手定则 - 操作方法 右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。
把右手放入磁场中,若磁感线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(感生电动势)的方向。 右手螺旋定则:用右手握螺线管。
让四指弯向螺线管的电流方向,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。直线电流的磁场的话,大拇指指向电流方向,另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向(磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向)右手定则 - 计算方法 电流元I1dι 对相距γ12的另一电流元I2dι 的作用力df12为: μ0 I1I2dι2 * (dι1 * γ12) df12 = ── ─────────── 4π γ123 式中dι1、dι2的方向都是电流的方向;γ12是从I1dι 指向I2dι 的径矢。
安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι(即上述I1dι )在γ(即上述γ12)处产生的磁场为 μ0 Idι * γ dB = ── ───── 4π γ3 这是毕-萨-拉定律。
其二是电流元Idl(即上述I2dι2)在磁场B中受到的作用力df(即上述df12)为: df = Idι * B右手定则 - 运用 确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则,又称发电机定则。也是感应电流方向和导体运动方向、磁力线方向之间的关系判定法则。
做握手状适用于发电机手心为磁场方向大拇指为物体运动方向手指为电流方向~~` 确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的动生电动势方向的定则。右手定则的内容是:伸开右手, 使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿入 手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向动生电动势的方向。
动生电动势的方向与产生的 感应电流的方向相同。 右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。
右手定则也可以视为楞次定律的一种特殊情况。右手定则 - 应用时注意事项 应用右手定则时要注意对象是一段直导线(当然也可用于通电螺线管),而且速度v和磁场B都要垂直于导线,v与B也要垂直, 右手定则能用来判断感应电动势的方向,如用右手发电机定则判断三相异步电动机转子的感应电动势方向。
产生右手定则的原因在于, 电,磁,质量 构成的三维,右手定则代表电维,磁维,质量信息梯度维 在区分右手定则与左手定则的问题上,有四字口诀:左力右感。
2.怎样学好电场方面的知识
每一个知识点掌握了,做几道经典的题就ok 第六章 电场 【地位】 这一章是在必修课的基础上进一步学习静电场的知识,以加深学生对这方面知识的进一步理解和掌握。
教学中应先复习高二所讲过的知识,在进一步对本章知识加深。 本章中分别从力和功(能)的角度研究了电场,应着重掌握,电场强度、电势能、电势、电势差等概念,应重点理解电场力做功,及各种情况下,电场力做功的计算,针对不同的情况,合理使用各种功的表达式,依为这些为知识的应用,教材讲述了电场中的导体,带电粒子在匀强电场中的运动和电容器等知识。
【教法】 这一章涉及的许多知识,概念比较抽象,不易直观感觉到,因此多数学生往往会感到难以理解和掌握,为了提高教学效果,讲授时应尽可能使知识具体化,多做演示实验。适当降低难度,减轻学生的负担,提高教学的效果,尽可能多地运用类比方法,使学习的方法合理地迁移,如:电场力做功与重力做功比,电势能与重力势能比……,这样便有利学生在原有知识结构上,合理接受新知识。
另外讲授时注意分散难点,讲清每一个概念,同时还应不断将已学过的概念相互比较,使学生对它们理解更深。 【单元划分】:本章分为四个单元 第一单元:第一节至第三节,讲库仑定律,电场强度和电场中的导体等内容,从电场力的角 度,研究电场,其中电场强度是本章的重点。
用时:四课时 第二单元:第四节至第七节,主要讲述电势差,电势和电势能等知识,从功和能的角度研究电 场,其中电势差是本章的重点知识。 用时:3课时 第三单元:第八节至第九节,讲述带电粒子在匀强电场中的运动,实际上是力学与电学的综 合,也是前两单元知识的运用。
用时:2课时 第四单元:第十节至第十一节,讲述电容和电容器连接等知识,属于电场知识的扩展。 【教学要求】 1、掌握库仑定律,知道电荷守恒定律 2、掌握电场的知识 3、知道导体的静电平衡及其特点 4、理解电势差和电势的概念,理解等势面的概念 5、掌握电势差和电场强度的关系 6、理解电势能变化与电场力做功的关系 7、掌握带电粒子在匀强电场中加速和偏转的规律 8、理解电容的概念,及其物理意义。
【各节安排】 (一)电荷的相互作用,电荷守恒 教学要求: 1、掌握库仑定律:①理解库仑的内容,公式及适用条件。 ②会运用库仑定律解答有关问题。
2、知道电荷守恒定律 具体内容: 授课时先复习高二年级时所讲述的库仑定律,但要特别强调的是F=适用于点 电荷在真空中相互作用时的计算,但一般情况下只要间距r远大于带电体的直径,且处于气体介质时公式就成立。可让学生举一些简单的例子,如: 当r减半时,库仑力如何变化,若q的电量减半,则二者间的相互作用力又如何变化。
同时说明公式只计算大小,而方向则需另外判断。 电荷守恒定律内容的严格表达式是与外界无电荷交换的孤立系统中,正、负电荷的代数和恒定不变,但在授课时,关键是让学生真正领会电荷守恒定律的内容,所以应各举列,如:摩擦起电中的电荷转移,接触时的电荷转移,恒定电流电路中某一处流进来的电荷,等于流出去的电荷……。
(二)电场强度,电场线 电场强度的定义:在电场中某一点放入一检验电荷,逐步深入说明两个实验事实;第一个是q放在电场中不同点受力F大小不同,反映各点的强弱不同,第二个是对电场中同一点,F2q,是一常量,与q无关,对2同点常量的值一般不同,故反映了该点电场的性质,最后,给出电场强度的定义E=,应注意电场力F不能描述电场的性质是因为F与q有关,而与q无关只与电场有关,故用定义E,用比值引入物理量的定义在必修课本中用过多次,可通过定义R= 、ρ= 来类比。 还应使学生明确E=只是电场强度大小的定义,E是矢量,还需定义它的方向,正电荷受电场力的方向就是电场强度的方向。
E=是由库仑定律F=与q之比得到的,故把此式叫做点。电荷场强、公式的决定式,应让学生明确Q指产生电场的场源电荷的电量,r指某一点到场源电荷的距离。
电场的叠加也是本章的重点内容,讲课时应在确定点电荷的基础上,进一步介绍电场的叠加原理,说明原则上可利用矢量合成来对电场进行合成。 电场线是研究电场很有用的辅助工具,通过复习学过的内容应使学生明白电场线的物理意义。
(三)电场中的导体 要求:知道导体的静电平衡及其特点 1、知道静电感应现象,并能用来解释有关的问题 2、知道什么是导体的静电平衡,知道处于静电平衡状态的导体内部电场强弱度为零,电荷分 布在外表面。 导体静电平衡: 导体静电平衡条件E内=E外+E =0,这一结论可用理论推导推出,在把结论推广,讲授时应注意区别E外与E 的产生及区别,可用法拉第圆简实验来证明,导体静电平衡时电荷分布在导体表面的结论,而无需结出严密的理论证明。
(四)电势差和电势、等势面 要求: 1、理解电势差和电势的概念 ①知道电势差的定义 ②会用公式W=Vq进行计算 ③知道零电势点的选取是任意的,电势的大小是相对的,电势差是相对的。 ④知道沿着电力线方向电势越来越低 2、理解等势面的概念 ①知道等势面上多点的电势相同 ②知道电力线与等势面。
3.电场和磁场的基本知识点
左手定则 - 简介左手定则左手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。
把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心(手心对准N极,手背对准S极,四指指向电流方向(既正电荷运动的方向)则拇指的方向就是导体受力方向。原理:当你把磁铁的磁感线和电流的磁感线都画出来的时候,两种磁感线交织在一起,按照向量加法,磁铁和电流的磁感线方向相同的地方,磁感线变得密集;方向相反的地方,磁感线变得稀疏。
磁感线有一个特性就是,每一条同向的磁感线互相排斥!磁感线密集的地方“压力大”,磁感线稀疏的地方“压力小”。于是电流两侧的压力不同,把电流压向一边。
拇指的方向就是这个压力的方向。区分与右手定则。
左手定则与右手定则中导线所受的力是作用力与反作用力的关系。请注意,电流方向、磁场方向和承载电流的导体受到的磁场力方向这三者的关系是一种客观存在,它与左右手毫无关系,左手定则只是一种描述方法或者说帮助记忆的方法,你完全可以用其它方法来记忆,这三种方向的关系适用情况:电流方向与磁场方向垂直.(不垂直的情况可转化为垂直方向上的有效值。
例如,电流方向与磁感线方向成一定角度,则有效值为其再乘角正弦值。)(计算法)如下电流元I1dι对相距γ12的另一电流元I2dι的作用力df12为: μ0I1I2dι2*(dι1*γ12) df12=───────────── 4πγ123 式中dι1、dι2的方向都是电流的方向;γ12是从I1dι指向I2dι的径矢。
安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι(即上述I1dι)在γ(即上述γ12)处产生的磁场为 μ0Idι*γ dB=─────── 4πγ3 这是毕-萨-拉定律。
其二是电流元Idl(即上述I2dι2)在磁场B中受到的作用力df(即上述df12)为: df=Idι*B右手定则right-hand rule 确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则。又称发电机定则。
右手平展,大拇指与其余四指垂直,若磁力线垂直进入手心,大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。 右手定则 - 简介 电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。
如果是和力有关的则全依靠左手定则。即,关于力的用左手,其他的(一般用于判断感应电流方向)用右手定则。
(这一点常常有人记混,可以发现“力”字向左撇,就用左手;而“电”字向右撇,就用右手)记忆口诀:左通力右生电。 材料力学中,右手螺旋定则是用来断定扭矩的正负号。
将扭矩表示为矢量,四指弯向表示扭矩的转向,则大拇指的指向为扭矩矢量的方向,离开横截面的扭矩为正;反之为负。右手定则 - 操作方法 右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。
把右手放入磁场中,若磁感线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流(感生电动势)的方向。 右手螺旋定则:用右手握螺线管。
让四指弯向螺线管的电流方向,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。直线电流的磁场的话,大拇指指向电流方向,另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向(磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向)右手定则 - 计算方法 电流元I1dι 对相距γ12的另一电流元I2dι 的作用力df12为: μ0 I1I2dι2 * (dι1 * γ12) df12 = ── ─────────── 4π γ123 式中dι1、dι2的方向都是电流的方向;γ12是从I1dι 指向I2dι 的径矢。
安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι(即上述I1dι )在γ(即上述γ12)处产生的磁场为 μ0 Idι * γ dB = ── ───── 4π γ3 这是毕-萨-拉定律。
其二是电流元Idl(即上述I2dι2)在磁场B中受到的作用力df(即上述df12)为: df = Idι * B右手定则 - 运用 确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则,又称发电机定则。也是感应电流方向和导体运动方向、磁力线方向之间的关系判定法则。
做握手状适用于发电机手心为磁场方向大拇指为物体运动方向手指为电流方向~~` 确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的动生电动势方向的定则。右手定则的内容是:伸开右手, 使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿入 手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向动生电动势的方向。
动生电动势的方向与产生的 感应电流的方向相同。 右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。
右手定则也可以视为楞次定律的一种特殊情况。右手定则 - 应用时注意事项 应用右手定则时要注意对象是一段直导线(当然也可用于通电螺线管),而且速度v和磁场B都要垂直于导线,v与B也要垂直, 右手定则能用来判断感应电动势的方向,如用右手发电机定则判断三相异步电动机转子的感应电动势方向。
产生右手定则的原因在于, 电,磁,质量 构成的三维,右手定则代表电维,磁维,质量信息梯度维 在区分右手定则与左手定则的问题上,有四字口诀:左力右感。
4.关于电场的一些知识,初学
1、库仑力并不只限制在真空,只不过,在有物质的时候,库仑力的大小会受到电荷与电荷间所夹的物质的影响,从而不再满足课本上给出的库仑力公式。
也就是说,课本上给出的库仑力公式的适用范围是真空。2、如果只有一个正电荷在空间里,那么它产生的电场线终结在哪里呢?找不到终点,是向着无限远传播的。
空间中线找不到终点的情况有两种,一种是线连接成圈,另外一种是线延伸到无限远。这两种情况完全不同。
电场线只能是后一种。3、不对,因为负电荷受到电场力的方向是电场强度的反方向。
你可以说两个方向是平行的。注意,电场强度和力都是有正向和反向的4、电场强度的方向,是库仑力的方向,也是电场线的切线方向。
其实,电场线只是我们为了方便描述电场所引入的一个数学概念,事实上是不存在这个线的。那么,我们其实就是用库仑力的方向来画电场线的。
在你给的图里面,很不幸的,矢量合成就是那样注意,在靠近正电荷时,正电荷给出的场强比较大,再矢量合成一下,结果就是那样。
5.高中物理知识点归纳
高中物理知识点大全交流电知识要点:1、交流电 2、基本要求: (1)理解正弦交流电的产生及变化规律 ①矩形线圈在匀强磁场中,从中性面开始旋转,在已知B、L、情况下,会写出正弦交流电的函数表达式并画出它的图象。
②函数表达式与图象相互转换。 (2)识记交流电的物理量,最大值、瞬时值、有效值;周期、频率、角频率; (3)理解变压器的工作原理及初级,次级线圈电压,电流匝数的关系。
理解远距离输电的特点。 一、交流电的产生及变化规律: 1、产生:强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫交流电。
矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时,如图5—1所示,产生正弦(或余弦)交流电动势。当外电路闭合时形成正弦(或余弦)交流电流。
图5—1 2、变化规律: (1)中性面:与磁力线垂直的平面叫中性面。 线圈平面位于中性面位置时,如图5—2(A)所示,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量变化率为零。
因此,感应电动势为零 。图5—2 当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时(即线圈平面与磁力线平行时)如图5—2(C)所示,穿过线圈的磁通量虽然为零,但线圈平面内磁通量变化率最大。
因此,感应电动势值最大。 (伏) (N为匝数) (2)感应电动势瞬时值表达式: 若从中性面开始,感应电动势的瞬时值表达式: (伏)如图5—2(B)所示。
感应电流瞬时值表达式: (安) 若从线圈平面与磁力线平行开始计时,则感应电动势瞬时值表达式为: (伏)如图5—2(D)所示。 感应电流瞬时值表达式: (安) 3、交流电的图象: 图象如图5—3所示。
图象如图5—4所示。 想一想:横坐标用t如何画。
4、发电机:发电机的基本组成:线圈(电枢)、磁极 种类 旋转磁极式发电机能产生高电压和较大电流。输出功率可达几十万千瓦,所以大多数发电机都是旋转磁极式的。
二、表征交流电的物理量: 1、瞬时值、最大值和有效值: 交流电在任一时刻的值叫瞬时值。 瞬时值中最大的值叫最大值又称峰值。
交流电的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻,如果二者热效应相等(即在相同时间内产生相等的热量)则此等效的直流电压,电流值叫做该交流电的电压,电流有效值。 正弦(或余弦)交流电电动势的有效值 和最大值 的关系为: 交流电压有效值 ; 交流电流有效值 。
注意:通常交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。
用电器上说明的耐压值是指最大值。 2、周期、频率和角频率 交流电完成一次周期性变化所需的时间叫周期。
以T表示,单位是秒。 交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫频率。
以f表示,单位是赫兹。 周期和频率互为倒数,即 。
我国市电频率为50赫兹,周期为0.02秒。 角频率 : 单位:弧度/秒三、变压器: 1、变压器是可以用来改变交流电压和电流的大小的设备。
理想变压器的效率为1,即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说(如图5—6),原、副线圈上的电压与它们的匝数成正。
即 因为有 ,因而通过原、副线圈的电流强度与它们的匝数成反比。 即 注意:①对于副线圈有两组或两组以上的变压器来说,原、副线圈上的电压与它们的匝数成正比的规律仍然成立,但各副线圈的电流则应根据功率关系 ,去计算各线圈的电流强度,即 。
②当副线圈不接负载(外电路断开时)I2=0, ,因此 。 ③当副线圈所接负载增多时,由于通常负载多是并联使用,因此,总电阻减少,使 增大,输出功率增大,所以输入功率变大。
④因为 ,即 ,所以变压器中高压线圈电流小,绕制的导线较细,低电压的线圈电流大,绕制的导线较粗。 ⑤上述各公式中的I、U、P均指有效值,不能用瞬时值。
2、远距离送电: 由于送电的导线有电阻,远距离送电时,线路上损失电能较多。 在输送的电功率和送电导线电阻一定的条件下,提高送电电压,减小送电电流强度可以达到减少线路上电能损失的目的。
线路中电流强度I和损失电功率计算式如下: 注意:送电导线上损失的电功率,不能用 求,因为 不是全部降落在导线上。电场电场库仑定律、电场强度、电势能、电势、电势差、电场中的导体、导体知识要点: 1、电荷及电荷守恒定律 ⑴自然界中只存在正、负两中电荷,电荷在它的同围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电量。基本电荷 。
⑵使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种:①摩擦起电 ②接触带电 ③感应起电。
⑶电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从的体的这一部分转移到另一个部分,这叫做电荷守恒定律。 2、库仑定律 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,数学表达式为 ,其中比例常数 叫静电力常量, 。
库仑定律的适用条件是(a)真空,(b)点电荷。点电荷是物理中的理想模型。
当带电体间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用。例如半径均为 的金属球如图9—1所示放置,使两球边缘相距为 ,今使。
6.物理基础知识 电场
十、电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60*10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0*109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)
常见电容器〔见第二册P111〕
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
7.高一物理选修3
电场知识梳理:(某些公式显示不了,给邮箱我,发完整的给你)1、电荷:自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷。
用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。2、电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少,单位是库仑,字母为“C”,物体不带电的实质是物体带有等量的异种电荷。
3、元电荷:电子所带电荷量e=1.6 10-19C,所有带电体的电荷量都是e的整数倍,因此电荷量e称为元电荷。4、点电荷:点电荷是一种理想化的模型,当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多,以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时,这样的带电体就可以看做点电荷。
5、物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电。6、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中电荷总量保持不变。
7、库仑定律: (1)适用条件:① 真空中,② 点电荷(2)公式: 8、电场:(1)电场:带电体周围存在的一种物质,是电荷间相互作用的媒体,它是一种看不见的客观存在的物质,它具有力的特性和能的特性。(2)电场最基本的性质:对放入电场中的电荷有电场力的作用。
(3)电场力:放入电场中的电荷受到电场的力的作用,此力叫电场力。9、电场强度E:描述电场力的性质的物理量(1)定义:放入电场中某点的电荷所受电场力与此电荷所带电荷量的比值,叫电场强度。
(2)定义式: 。(3)物质性:电场是电荷周围客观存在的物质,电荷之间的相互作用力通过电场而发生。
(4)客观性:场强是描述电场力的性质的物理量,只由电场本身决定,电场中某点的场强与检验电荷的电性和电量q无关,与检验电荷所受的电场力F无关,即使无检验电荷存在,该点的场强依然是原有的值。(5)矢量性:电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向,与放在该点的负电荷受的电场力的方向相反。
(6)场强大小判断:a、根据电场力判断: b、根据电场线判断:只与电场线疏密有关,与电场线方向无关。c、根据匀强电场中电势差判断:E=U/d10、电场强度的计算:(定义式,普遍适用) (用于真空中点电荷形成的电场)(用于匀强电场)11、电场线:在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致,这些曲线就叫做电场线。
(1)电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线,它不是电场中实际存在的线,电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹。(2)电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密的地方,其场强就越大。
(3)电场线上某点的切线方向即该点的场强力向,也就是正电荷在该点所受电场力的方向。 (4)静电场的电场线是不闭合的曲线,总是从正电荷(或无穷远处)发出,终止于负电荷(或无穷远处),在没有电荷的地方电场线不会中断,也不会相交,正电荷一定要发出电场线,负电荷一定要接收电场线。
(5)电场线不会相交或相切。12、电场的叠加:同时存在几个产生电场的场源时,电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和。
13、电势差UAB:(1)定义:电荷在电场中,由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值WAB/q,叫做A、B两点间的电势差,用UAB表示。(2)定义式:UAB=WAB/q。
(3)电势差是标量,但有正负,正负表示电势的高低。14、电势φ:描述电场能的性质的物理量(1)定义:电势实质上是和标准位置的电势差,即电场中某点的电势,在数值上等于把单位正电荷从某点移到标准位置(零电势点)时电场力所做的功。
(2)定义式:φA=UA∞= WA∞/q。(3)电势是标量,但有正负,正负表示该点电势比零电势点高还是低。
(4)电势高低判断:a、根据移动检验电荷做功判断:移动正电荷电场力做正功(负功)时,电势降落(升高);移动负电荷电场力做正功(负功)时,电势升高(降落)。b、根据电场线判断:沿着电场线方向,电势越来越低,逆着电场线方向电势越来越高。
c、根据场源电荷判断:离正电荷越近,电势越高,离场源负电荷越近,电势越低。d、根据电势差判断: >0,则A点电势比B点高; <0,则A点电势比B点低。
15、电势能EP:(1)电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量叫电荷的电势能。(2)电势能是标量。
(3)电场力做功与电势能的变化的关系:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,做功量等于电势能的减少量;电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加,做功量等于电势能的增加量,即W电=-△EP(类比于WG=-△EP)。16、电场力做功的计算:(1)根据电势能的变化与电场力做功的关系计算:即W电=-△EP。
(2)应用公式WAB =qUAB计算:① 正负号运算法:按照符号规约把电量q和移动过程的始、终两点的电势差UAB的值代入公式WAB =qUAB。② 绝对值运算法:公式中的q和UAB都取绝对值代入计算,功的正负再另判断:当正(或负)电荷从电势较高的点移动到电势较低。
8.电场知识清单
一.电势能 电势 电势差 等势面 (1)电势能:电荷在电场中由电场力和相对位置决定的势能。
用ε(手写E)表示。 通常取电荷q在无限远处的电势能为零,电势能的正负表示大小。
电势能变化与电场力做功的关系:W=-Δε 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到无限远处电场力所做的功。 (2)电势 表示电场的能的性质的物理量 定义:电场中某点的电荷的电势能跟它的电量的比值,叫做这一点的电势。
U=ε/q 标量。 单位:伏(V) 1V表示电量为1C的正电荷在该点的电势能为1J 通常取无限远处的电势为零,或取大地的电势为零,其正负表示高低(大小)。
取无限远处电势为零,正电荷的电场中电势处处为正,负电荷的电场中电势处处为负;顺着电力线的方向电势越来越低。 (3)电势差:电场中两点间的电势的差值叫做电势差(电压)。
UAB=UA-UB=-UBA=-(UB-UA) 电场力做功与电势差的关系:W=q UAB 电子伏特(eV):1eV=1e*1V=1.60*10-19J 电场力做功的特点:与路径无关,只与两点间的电势差有关。 (4)等势面 *A.点电荷的电势公式:U=kQ/r(取无限远处电势为零) *B.电势叠加:空间某一点的电势,等于各电场在该点的电势的代数和。
原则上,利用A、B,我们可以计算出电荷分布已知的带电体电场中各点的电势。 在电场中,电势相等的点所构成的面,叫做等势面。
它与电力线一样,是用来形象、直观地描述电场而假想的曲面。 在静电场中,等势面有如下基本性质: A.相邻等势面的电势差相等,等势面的疏密表示电场的强弱(等势面疏密与电力线疏密一致); B.等势面的正负表示电势的高低,沿电力线方向等势面的电势降落最快; C.等势面处处与电力线垂直,沿等势面移动电荷,电场力不作功; D.(同一等势面不中断)不同点势的等势面不相交。
五种常见电场等势面:孤立点电荷(正、负),两个等量异、同种电荷和匀强电场 5.匀强电场中电势差跟场强的关系:E=U/d *6.静电场中的导体 静电感应:把导体(金属)放入电场中,导体内部的电子在电场力的作用下向电场的反方向移动,导体两端出现等量异种电荷的现象。 静电平衡状态:导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态 处于静电平衡状态的导体的特点: (1)处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零(这是外电场E与感应电荷产生的附加电场E'——内电场叠加的结果)。
(2)处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向跟该点的切面垂直。 (3)处于静电平衡状态的导体是一个等势体,它的表面是一个等势面。
(4)处于静电平衡状态的带电导体,电荷只能分布在导体的外表面上。 应用:(1)两种静电屏蔽: 外屏蔽——一个不接地的空腔导体可以屏蔽外电场 全屏蔽——一个接地的空腔导体可以同时屏蔽内、外电场 (2)法拉第圆筒:外取,内送。
7.带电粒子在匀强电场中的运动 (1)加速:qU=mv2 (2)偏转(类似平抛运动) 侧移y=,偏角tgф= 二、电容器 电容 1.电容器:任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以看成是一个电容器。 电容器具有容纳电荷(充放电)的本领。
2.电容 表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。 定义:电容器所带的电量跟它的两极间的电势差的比值,叫做电容器的电容。
C=Q/U 单位:法拉(F),1F=106μF=1012p F 3.平行板电容器电容:C= 4.常用电容器(了解) 5.电容器的击穿电压和额定电压 三、静电的防止和应用 1.静电的危害:静电荷积累到一定程度,会产生火花放电。防止静电危害的基本方法是尽快地把产生的静电导走。
2.静电的应用:依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下,奔向并吸附到电极上。 如:静电除尘、静电复印。