导图社区 物理必修三前两章
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编辑于2025-03-28 23:00:12这是一个关于神经调节的思维导图,内容主要包括神经系统的组成部分、神经调节的基本方式、神经元的功能和结构、神经纤维的类型、反射和反射弧的概念以及条件反射的建立和消退等。
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物理必修三前两章
第9章 静电场及其应用
电荷
电荷量
电荷的多少,用Q来表示
单位库仑,简称库,符号是C
正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值
起电方式
摩擦起电
丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
感应起电
静电感应当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或者是排斥导体中的自由电荷变会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷远离带电体的一端带同种电荷
接触起电
接触之后两物体带同种电荷
电荷守恒定律
电荷既不会创生也不会消灭它,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的总量保持不变
一个与外界没有电荷交换的系统电荷的代数和保持不变
元电荷
实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子,正电子所带的电荷量与它相同电性相反,人们把这个最小的电荷量叫做元电荷
元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的(油滴实验)
原电荷不是电荷,只是一个数字,是单位电荷量
e=1.60x10的-19次方C
电子的电荷量e与电子的质量m之比叫做电子的比荷,数值为1.76×10的11次方库每千克
库仑定律
电荷之间的作用力
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方程反比作用力的方向在它们的连线上这个规律叫做库仑定律这个相互作用力叫做静电力或库仑力
点电荷
当带电体之间的距离比它们自身的大小大的多,已知带电体的形状大小及电荷分布状况,对它们之间的作用力影响可以忽略是这样的,带电体可以看作带电的点
库仑的实验
库仑扭秤(运用的实验方法:微小量放大法)
静电力常量k=9×10的9次方
静电力的计算
力的合成与分解
带入公式计算时一般将电荷量的绝对值代入同种电荷相斥异种电荷相吸来判断库伦力的方向
相距一定距离的两个均匀带电绝缘球体可以视为电荷集中在球心的两个点电荷r为球心的距离
不能认为当r趋近于0时,静电力趋向于正无穷,因为当r趋近于0时,两个带电体已经不能看成点电荷了。库仑定律不能再使用
对于两个带电金属球,由于球上的自由电子可以自由移动,要考虑静电力对电荷分布的影响
三个自由点电荷的平衡问题
一平衡条件
任意两个点电荷对另一个点电荷的静电力的合力为零,或每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等方向相反
二规律
3点共线
三个点电荷分布在同一条直线上
两同夹异
同种电荷在两边一种电荷在中间
两大加小
中间电荷的电荷量最小
近小远大
中间电荷靠近电荷量较小的电荷
基本思路
选取研究对象整体法和隔离法
受力分析
重力是否忽略
库仑力F=k q1q2除以r的平方
其他力
列平衡方程求解
正交分解
适用条件
真空中(空气中也近似成立)
静止点电荷
电场 电场强度
电场
一定义
电场存在于电荷周围是能够传递电荷间相互作用力的一种特殊物质(客观存在)
电场的基本性质
对放入其中的电荷有力的作用。同时能够使放入其中的电荷具有能量
静电场
静止电荷产生的电场
电场强度
试探电荷
定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷
特点:电荷量足够小,体积足够小
试探电荷的引入不影响原来要研究的电场
场源电荷
激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷或原电荷
电场强度
定义:放入电场中某一点的试探电荷受到静电力f与它的电荷量q之比叫做该点的电场强度用E来表示
定义式
F比q(比值定义法)F是试探电荷受到的静电力,Q为引入的试探电荷的电荷量
方向:电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力方向相同与负电荷在该点所受的电场力方向相反
单位: N/C或V/m
点电荷的电场强度
点电荷的电场强度是由Q和r决定的 kq比r方
电场强度的叠加
一电场的叠加原理
如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和
二电场强度的叠加计算
平行四边形定则
重要性质
矢量性
唯一性
叠加性
计算式
定义式
适用于任何电场与f和q无关。E是由电场本身决定的
决定式
适用于真空中点电荷的电场
关系式
适用于匀强电场U比d
D为沿电场方向的距离
计算方法
一公式法
二叠加法
三对称法
带正电的无穷大薄平板左右电场分布关于薄平板对称对称点的电场强度等大反向
四微元法
五补偿法
可以联想到万有引力的求解方法
六静电平衡法
利用处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零来求解感应电荷在导体内部某点产生的场强
电场线
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线曲线上每点的切线方向表示该点的电场方向
性质
电场线不是电场中实际存在的线,是为了使电场形象化,而假想的线不是客观存在的
用电场线的疏密来表示电场强度的强弱用电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向
在静电场中,电场线从正电荷或无线远出发终止于无限远或者是负电荷是不闭合的曲线
同一电场的电场线在电场中不相交,这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向
电场线不会在没有电荷的地方中断
几种典型的电场的电场线分布
点电荷的电场线呈辐射状
正电荷万丈光芒
负电荷万箭穿心
匀强电场的电场线
匀强电场
如果电场中各点的电场强度大小相等方向相同,这个电场就叫做匀强电场
性质
匀强电场的电场线是间隔相等的平行线
带电粒子在匀强电场中受到恒定的电场力的作用
相距很近的一对等量异种电荷的平行金属板,它们之间的电场除边缘外可看作是匀强电场
等量同种电荷的电场线
场强特点
连线上中点o场强为0
从o点沿中垂线向两侧场强先变大后变小
连线上关于o点对称的电场强等大反向
中垂线上关于o点对称的点场强等大反向
等量异种电荷的电场线
连线上各点相比中点o的场强最小
中垂线上的点场强大小方向相同
连线上关于o点对称处场强等大同向
中垂线上各点相比o点的场强最大
静电的防止与利用
静电平衡
状态
把不带电的金属导体放入电场中时,自由电子由于受到静电力的作用发生定向移动,在导体的两侧出现正负电荷形成反向电场,直到导体中内部各点的合场强为零自由电子不再定向移动导体即达到了静电平衡的状态
处于静电平衡状态的导体的特征
一内部的电场强度处处为0
导体内部没有净剩的电荷电荷只分布在导体外表面
处于静电平衡状态的导体是个等势体表面是个等势面
尖端放电
静电平衡时,导体内部没有净剩电荷,电荷值分布在导体的外表面,并且在导体外表面越尖锐的地方,电荷的密度,单位面积的电荷量越大,周围的电场强度就越大
在一定条件下,导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动,并与空气分子碰撞,从而使空气分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电离子在强电场的作用下加速撞击空气中的分子,使它们进一步电离产生更多的带电粒子
那些所带的电荷与导体尖端的电荷符号相反的例子,由于被吸引而奔向尖端与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这种现象叫做尖端放电
应用
避雷针
用粗导线与埋在地下的金属板连接,保持与大地的良好接触,就成为避雷针
当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应金属棒出现与云层相反的电荷,通过尖端放电,这些电荷不断地向大气释放中和空气中的电荷达到避免雷击的目的
高压设备中导体的表面应该尽量光滑
尖端放电会导致高压设备上电能的损失
电晕
夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕,俗称电晕。这是一种微弱的放电现象
地球是一个极大的导体,可以认为处于静电平衡状态,所以它是一个等势体,我们常把大地作为零电势点
静电屏蔽
把一个电学仪器放在封闭的金属壳里,即使壳外有电场,但由于壳内电场强度保持为零,外电场对壳内的仪器不会影响金属壳的这种作用叫做静电屏蔽
所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,电场强度的矢量和为0
实质:静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使感应电荷的电场和外加电场在金属壳内的矢量和为零
静电吸附
在电场中带电粒子受到静电力的作用,向着电极移动最后会被吸附在电极上
应用
静电除尘
设法使空气中的尘埃带电在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来
静电喷漆
接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电在静电力作用下,这些微粒向着作为正极的弓箭运动并沉积在工关键的表面完成喷漆作用
静电复印
复印机也应用了静电吸附,复印机的核心元件是有机光导体股,它是一个金属圆柱表面涂覆有机光导体opc没有光照时o PC是绝缘体受到光照时变成导体复印机复印的工作流程为充电曝光显影转印放电
静电的危害
医院手术台上静电火花有可能会引起麻醉剂爆炸
煤矿里静电火花会引起瓦斯爆炸
第10章静电场中的能量
1| 电势能和电势
静电力做功的特点
不论q经由什么路径从a点移动到b点静电力所做的功都是一样的,因此在匀强电场中,移动电荷是静电力所做功与电荷的起始位置与终止位置有关,与电荷所经过的路径无关
这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的,但是可以证明对非匀强电场也是适用的
电势能
类似重力势能,用Ep来表示
用Wab表示电荷从A点到B点静电力做功,Fpa和Epb分别表示电荷在a点和b点的电势能它们之间的关系为Wab=Epa-Epb
当Wab为正值时,Epa>Epb,表明静电力做正功电势能减小
子主题
当功为负值时表明静电力做负功电势能增加
静电力做的功只能决定电势能的变化量,而不能决定电荷在电场中某点的电势能数值只有先把电势能的零势能点规定才能够确定电场中电荷的电势能
电荷某点的电势能等于它从这点移动到零势能位置时,静电力所做的功
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0或者是把电荷在大地表面的电势能规定为0
电势能是相互作用的,电荷所共有的,或者说是电荷及对它作用的电场所共有的。我们说某个电荷的电势能只是一种简略的说法
电势
表征电场性质的重要物理量
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比叫做电场在这一点的电势能。用∮来表示
电势能与电荷量之比是一定的,与放在a点的电荷量多少无关。它是由电场中该点的性质决定的,与试探电荷本身无关
在国际单位之中,电势的单位是伏特,符号是V
子主题
假如正的试探电荷沿着电场线从左向右移向o点,它的电势能是逐渐减少的,可以说沿着电场线方向但是逐渐降低
电势只有大小没有方向是个标量
因此可以用代数计算
2| 电势差
电势差
在电场中2点之间电势的差值叫做电势差电势差也叫做电压
电势差可以是正值也可以是负值
Uab=Wab —— q
知道了电场中两点的电势差就可以很方便的计算在这两个点之间移动电荷时静电力做的功而不必要考虑静电力和电荷移动的路径正是这个缘故在物理学中电势的差值往往比电势更重要
Uab=Ua-Ub
等势面
我们把电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
等势面也是用来形象描绘电场的
在同一个等式面上任何两点的电势都是相等
在同一个等势面上,移动电荷静电力不做功
沿着电场线方向电势越来越低,所以说电场线跟等势线的方向是垂直的,并且电场线的方向是由电势高的等势面指向电势低的等势面
3| 电势差与电场强度的关系
W=Fd=qEd=qU
Uab=Ed
匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向距离的乘积
意义
在匀强电场中,电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场方向距离之比也就是说电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势
两相邻等势线之间的电势差相同时电场强度越大的地方,两相邻等势线之间的距离就越小,这就是电场线较密的地方等势线也较密的原因
当两个金属板之间的距离增大时,只要它们之间的电势差没有变化,带电粒子从一个板到另外一个边板的速度也不会发生变化,这很容易用动能定理来解释,由静电力做功等于带电粒子动能的变化可以得到qU=1/2mv²
只要加速电压优势,一定的带电粒子加速后所获得的动能也就是一定的。
4| 电容器的电容
电容器
定义
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成是一个电容器,两个相距很近的平行金属板,中间加上一层绝缘物质,电解质,空气也是一种电介质,就组成了一个最简单的电容器,叫做平行板电容器。
充电和放电现象
充电过程中电极板两端的电荷量增加,极板间的电场强度增大,电源的能量不断地储存在电容器中。
放电过程中电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量
在电路当中,如果电路中的开关闭合,则电容器两端的电压始终是不变的,等于电源电压。
当开关断开时,电容器的电荷量是不变的。
电容
电容器所带的电荷量q与电容器两极板之间的电势差之比,叫做电容器的电容,用c来表示。
电容器的电容在数值上等于钥匙,两极板间的电压为一伏,是电容器需要带的电荷量。
电荷量越多,表示电容器的电容越大。
电容的单位是法拉简称法符号是f,如果一个电容器的两极板之间的电势差为一服时所带的电荷量是衣服这个电容器的电容为一法拉。
电容器外壳上标的是工作电压或称为额定电压,这个数值要比击穿电压低。
电容器所带的电荷量q是指一个极板所带电荷量的绝对值
平行板电容器的电容
常用电容器
固定电容器
聚苯乙烯电容器
电解电容器
具有正负极
可变电容器
有两组铝片组成,它的电容是可以改变的,固定的一组铝片叫做钉片,可以转动的一组叫做动片转动动片是两组铝片的正对面积发生变化,电容就随着改变。
当动片完全旋出时,电容最小
5| 带电粒子在电场中的运动
带电粒子在电场中的加速
牛顿第二定律
动能定理结合静电力做功
带电粒子在电场中的偏转
带电粒子的初速度方向跟电场方向垂直时静电力方向跟速度方向不在同,一直线上带电粒子的运动轨迹将发生偏转
匀强电场中带电粒子的运动轨迹是一条抛物线,类似于平抛运动的轨迹
加速电压电场中,当加速电压不变时,竖直方向上的位移与偏转电压成正比。
示波管的原理
如果在偏转电极之间都没有加电压,电子数,从电子枪射出后沿着直线运动,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮的光斑。
在实际当中是不管YY片儿偏转电极上加的是大厕的信号,电压xx片,偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿型电压叫做扫描电压,如果信号电压的周期,并且扫描电压与信号电压的周期性相同,那么就可以在荧光屏上得到带测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像了。