导图社区 高中物理知识 电磁学
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编辑于2022-06-17 13:49:12高中物理知识点-第二部分-电磁学
参考资料: 《赢在会学.高中物理总复习》 https://baike.baidu.com/item/%E8%B5%A2%E5%9C%A8%E4%BC%9A%E5%AD%A6%E2%80%94%E2%80%94%E9%AB%98%E4%B8%AD%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%BB%E5%A4%8D%E4%B9%A0/49781296?fr=aladdin
第七章:静电场
1. 什么是场?
指某空间区域,在这个空间区域中,具有一定性质的物体能对与之不相接触的物体施加一种力
2. 什么是电荷?
具有正电或负电的粒子
正电荷:带有正电的粒子,符号为‘+’
负电荷:带有负电的粒子,符号为‘-’
3. 常见的场有哪些?
i. 静电场
定义
由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场
实验定律
电荷守恒定律
定义
在一个与外界没有电荷交换的系统中,正电荷与负电荷的代数和总保持不变
库仑定律
定义
公式
电场强度
定义
电场强度是指放入电场中的某点电荷所受静电力F跟它的电荷量的比值
公式
单位
在国际单位制中,符号为 N/C
电场强度是矢量,具有方向和大小
真空中,点电荷的电场强度
可见点电荷的电场强度是位置r的函数
电势能
公式
单位
电势
定义
处于电场中某个位置的点电荷所具有的电势能与它所带的电荷量之比
公式
单位
电势差
单位
公式
电场力做的功
定义
试探电荷在电场力的作用下,从A点移动到B点,那么我们就说电场力对该电荷做了功
公式
单位
电场线
定义
电场线是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线
性质
电场线发自正电荷(或者无穷远),终止于负电荷(或者无穷远),在没有电荷处不中断
电场线上的每一点切线方向和该点的电场强度方向一致
电场线密集的地方电场强度强,稀疏的地方电场强度弱
在静电场中,电场线上个点的电势沿着电场线方向不断减小
等势面
定义
静电场中电势相等的各点构成的面
性质
等势面处处与电场线垂直
电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面
在同一等势面上移动电荷,电场力不做功,或者做功之和为0
任何两个等势面都不会相交
等差等势面越密的地方电场强度越大
沿电场线方向电势降低最快
ii. 磁场
4. 什么是匀强电场?
在某个区域内各处场强大小相等,方向相同
公式
5. 带点粒子在电场中的运动
直线运动
需要满足的条件
1. 电场线为直线
2. 带电粒子只受电场力作用
3. 初速度为0 或者方向与电场线平行
匀强电场中的偏转运动
需要满足的条件
1. 初速度方向与电场线方向垂直
2. 带电粒子只受电场力作用
公式
圆周运动
需要满足的条件
1. 瞬时速度方向与电场线方向垂直
2. 带电粒子只受电场力作用
公式
6. 什么是导体?
可以传导电流的物质
将导体放于静电场中,导体会表现出哪些特性?
1. 静电平衡:该导体内部的自由电子不在做宏观运动
2. 处于静电平衡的导体内部没有电荷,电荷只分布在导体外表面上
3. 处于静电平衡的导体内部场强处处为0
4. 处于静电平衡的导体表面处处电势相等,即该导体是一个等势体
常见的导体有哪些?
1. 金属板
2. 电线
常见的应用?
1. 电容器
两个彼此绝缘而又相互靠近的导体组成的装置叫做电容器
与电源相连可以给电容器充电,使得电容器一块极板带正电量Q,另一块极板带负电量-Q,此时,两极板间出现电势差U
公式
第八章:恒定电流
1. 什么是欧姆定律?
导体中的电流与它两端的电压成正比,与它的电阻成反比
2. 什么是电动势?
3. 什么是闭合电路?
一个简单的闭合电路由电源,用电器,导线和开关组成
4. 常见的闭合电路有哪些?
串联电路
图片来源:https://zhidao.baidu.com/question/1386468544413665500.html
并联电路
图片来源:https://zhidao.baidu.com/question/1386468544413665500.html
5. 什么是门电路?
与门电路
图片来源:https://tech.hqew.com/fangan_1945764
或门电路
图片来源:https://tech.hqew.com/fangan_1945764
第九章:磁场
1. 什么是场?
指某空间区域,在这个空间区域中,具有一定性质的物体能对与之不相接触的物体施加一种力
2. 什么是磁体?
能够产生磁场的物质或材料,比如磁铁
3. 常见的场有哪些?
i. 静电场
定义
存在电场力的场叫磁场
ii. 磁场
定义
存在磁力的场叫磁场
哪些物体周围存在磁场或者说哪些物体可以产生磁力?
运动电荷,电流,通电导线,磁体(比如磁铁)
磁感应强度
将一段通电导线放置在磁场中,通电导线会受到磁力的作用,我们把这个作用力叫做安培力
公式
将一个电荷放置在磁场中,电荷会受到磁力的作用,我们把这个作用力叫做洛伦兹力
公式
定义
磁感应强度是指放入磁场中的通电导线所受磁力(即安培力)F,与通电导线的电流强度I和导线长度L的乘积的比值
公式
如何判断安培力的方向?
左手定则:伸开并张开左手,使磁感线穿过手掌心,伸直的四指指向电流方向,大拇指的方向则指向安培力的方向
磁感应强度也是指放入磁场中的电荷所受磁力(即洛伦兹)F,与电荷的电量q和电荷的运动速度v的乘积的比值
公式
如何判断洛伦兹力的方向?
左手定则:伸开并张开左手,使磁感线穿过手掌心,伸直的四指指向正电荷的速度方向,大拇指的方向则指向洛伦兹力的方向
单位
在国际单位制中,单位是特斯拉,符号为 T
磁感应强度是矢量,具有方向和大小
磁通量
定义
磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积
公式
磁感线
定义
磁感线是为了直观形象地描述磁场分布而在磁场中引入的一些假想的曲线
性质
磁感线是闭合曲线,任意两条磁感线不相交
磁感线上的每一点切线方向和该点的磁场强度方向一致
磁感线密集的地方磁场强度强,稀疏的地方磁场强度弱
iii. 电磁场
定义
同时存在电力和磁力的场叫电磁场
4. 哪些物体周围可以产生磁场?
i. 磁铁
磁感线画法
在磁铁外部,磁感线从N极出来,进入S极;在内部,由S极到N极
ii. 通电导线
磁感线画法
以通电直导线为圆心作无数个同心圆,磁感线由安培定则来判断
安培定则:用右手握住导线,让伸直的拇指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向
iii. 通电螺线管
什么是通电螺线管
图片来源:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1683221554496182879&wfr=spider&for=pc
磁感线画法
图片来源:https://zhidao.baidu.com/question/1513803759030159820.html
磁感线方向由右手螺旋定则来判断:用右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向,即N极
第十章:电磁感应
1. 什么是电磁感应?
在某一磁场中,导体产生电动势的现象叫做电磁感应现象,我们把这个电动势叫做感应电动势
产生电磁感应的根本原因是什么?
穿过导体的磁通量发生了变化
2. 常见的电磁感应现象有哪些?
导体在匀强磁场中做切割磁感线运动,导体中的正负电荷收到洛伦兹力的影响向相反的方向运动,最后在导体表面产生电动势
公式
在某一磁场中,磁场强度随时间变化,放置于这一磁场中的导体会产生电动势,即变化的磁场产生电场
自感现象:通过导体的电流随时间变化,则导体自身产生电动势,这个现象叫做自感现象
公式
3. 什么是楞次定律?
如图所示,L为一通电线圈,当闭合开关S时,通电线圈L会产生磁场。通电线圈L和灯泡A并联,通过他们的电流为I。当我们断开S时,通电线圈产生的磁场会减弱,这一磁场的变化会使通电线圈产生感应电动势,这一电动势会作用于L和灯泡A,产生新的感应电流,且方向与I相同。
楞次定律:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
第十一章:交变电流
1. 什么是交变电流?
大小和方向都随时间做周期性变化的电流,称作交变电流,简称交流或交流电,用字母AC或符号“~”表示
2. 什么是正余弦式交变电流?
交流电电流的大小和方向随时间变化的规律遵循正弦或者余弦波形
图片来源:https://www.elecfans.com/book/story.php?id=758
3. 正余弦交流电是怎么产生的?
将闭合曲线置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场的方向的轴做匀速转动,线圈中将产生按正(余)弦规律变化的交变电流
图片来源:https://doc.wendoc.com/b4c941851f56d4c4678fd9ca3.html
4. 什么是交流电的有效值?
让交流电与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果交流电的一个周期内,与恒定电流产生的热量相等,则把这个恒定电流的电流值I,电压值U叫做交变电流的有效值
5. 日常生活中有用到交流电的有效值吗?
日常的家用电器上标出的额定电流,额定电压都是交流电的有效值
家用电表显示的示数也是有效值
6. 什么是电感?
图片来源: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E6%84%9F%E5%99%A8/4737080
电感在电路图中的符号如左图中的L
图片来源:https://www.163.com/dy/article/DRMMQHAM0511W2HI.html
当通过电感的电流是直流电流时,电感相当于导线,没有电阻
电感具有通直流,阻交流,通低频,阻高频的特性
7. 什么是电容?
图片来源: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%AE%B9/146658
电容在电路图中的符号如左图中的C
图片来源:https://www.elecfans.com/d/1426412.html
当通过电容的电流是直流电流时,电容相当于充电电池,作用是存储电能
电容具有通交流,阻直流,通高频,阻低频的特性
8. 什么是理想变压器?
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的,与电源相连的叫做原线圈,与另一个负载相连的叫做副线圈。
变压器的工作机制是电磁感应现象,具体表现为互感现象,即两个线圈间的相互感应,因此变压器只适用于交变电流。从能量本质上讲,变压器是通过磁场将原线圈的电能转移到副线圈中去,是一个电磁感应过程,遵循能量的转化和守恒定律
通过原线圈与副线圈的交流电的频率相同,即变压器不改变交流电的频率
第十二章:电磁场与电磁波
1. 什么是场?
指某空间区域,在这个空间区域中,具有一定性质的物体能对与之不相接触的物体施加一种力
2. 什么是电磁场?
同时存在磁力和电力的场叫电磁场
3. 什么是电磁波
在一个电磁场中,如果磁场和电场强度都呈现周期性变化,则会产生电磁波
左图表示了在相互垂直的周期性变化的电场和磁场中产生的电磁波的图像
图片来源:https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E7%A3%81%E6%B3%A2/102449?fr=aladdin