高二物理電學(xué)基礎知識點(diǎn)總結歸納
2019-03-04 20:40:54三好網(wǎng)
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一、電場(chǎng)基本規律
1、庫侖定律
。1)定律內容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線(xiàn)上。
。2)表達式:k=9.0×109N?m2/C2——靜電力常量
。3)適用條件:真空中靜止的點(diǎn)電荷。
2、電荷守恒定律:
電荷守恒電荷既不會(huì )創(chuàng )生,也不會(huì )消滅,它只能從一個(gè)物體轉移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分,在轉移過(guò)程中,電荷的總量保持不變。
。1)三種帶電方式:摩擦起電,感應起電,接觸起電。
。2)元電荷:最小的帶電單元,任何帶電體的帶電量都是元電荷的整數倍,e=1.6×10-19C——密立根測得e的值。
二、電場(chǎng)能的性質(zhì)
1、電場(chǎng)能的基本性質(zhì):
電荷在電場(chǎng)中移動(dòng),電場(chǎng)力要對電荷做功。
2、電勢φ
。1)定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢能Ep與電荷量的比值。
。2)定義式:φ——單位:伏(V)——帶正負號計算
。3)特點(diǎn):
○電勢具有相對性,相對參考點(diǎn)而言。但電勢之差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。
○電勢一個(gè)標量,但是它有正負,正負只表示該點(diǎn)電勢比參考點(diǎn)電勢高,還是低。
○電勢的大小由電場(chǎng)本身決定,與Ep和q無(wú)關(guān)。
○電勢在數值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零勢點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。
。4)電勢高低的判斷方法
○根據電場(chǎng)線(xiàn)判斷:沿著(zhù)電場(chǎng)線(xiàn)電勢降低。φA>φB
○根據電勢能判斷:
正電荷:電勢能大,電勢高;電勢能小,電勢低。
負電荷:電勢能大,電勢低;電勢能小,電勢高。
結論:只在電場(chǎng)力作用下,靜止的電荷從電勢能高的地方向電勢能低的地方運動(dòng)。
3、電勢能Ep
。1)定義:電荷在電場(chǎng)中,由于電場(chǎng)和電荷間的相互作用,由位置決定的能量。電荷在某點(diǎn)的電勢能等于電場(chǎng)力把電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)所做的功。
。2)定義式:——帶正負號計算
。3)特點(diǎn):
○電勢能具有相對性,相對零勢能面而言,通常選大地或無(wú)窮遠處為零勢能面。
○電勢能的變化量△Ep與零勢能面的選擇無(wú)關(guān)。
4、電勢差UAB
。1)定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢之差。也叫電壓。
。2)定義式:UAB=φA-φB
。3)特點(diǎn):
○電勢差是標量,但是卻有正負,正負只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢誰(shuí)高誰(shuí)低。若UAB>0,則UBA<0。
○單位:伏
○電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢差是確定的,與零勢面的選擇無(wú)關(guān)
○U=Ed勻強電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢差計算公式。——電勢差與電場(chǎng)強度之間的關(guān)系。
5、靜電平衡狀態(tài)
。1)定義:導體內不再有電荷定向移動(dòng)的穩定狀態(tài)
。2)特點(diǎn)
○處于靜電平衡狀態(tài)的導體,內部場(chǎng)強處處為零。
○感應電荷在導體內任何位置產(chǎn)生的電場(chǎng)都等于外電場(chǎng)在該處場(chǎng)強的大小相等,方向相反。
○處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導體是個(gè)等勢體,導體表面是個(gè)等勢面。
○電荷只分布在導體的外表面,在導體表面的分布與導體表面的彎曲程度有關(guān),越彎曲,電荷分布越多。
6、電場(chǎng)力做功WAB
。1)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn):電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初末位置有關(guān),即與初末位置的電勢差有關(guān)。
。2)表達式:WAB=UABq—帶正負號計算(適用于任何電場(chǎng))
WAB=Eqd—d沿電場(chǎng)方向的距離。——勻強電場(chǎng)
。3)電場(chǎng)力做功與電勢能的關(guān)系
WAB=-△Ep=EpA-EPB
結論:電場(chǎng)力做正功,電勢能減少
電場(chǎng)力做負功,電勢能增加
7、等勢面:
。1)定義:電勢相等的點(diǎn)構成的面。
。2)特點(diǎn):
○等勢面上各點(diǎn)電勢相等,在等勢面上移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功。
○等勢面與電場(chǎng)線(xiàn)垂直
○兩等勢面不相交
○等勢面的密集程度表示場(chǎng)強的大。菏枞趺軓。
○畫(huà)等勢面時(shí),相鄰等勢面間的電勢差相等。
。3)判斷電場(chǎng)線(xiàn)上兩點(diǎn)間的電勢差的大。嚎拷鼒(chǎng)源(場(chǎng)強大)的兩間的電勢差大于遠離場(chǎng)源(場(chǎng)強。┫嗟染嚯x兩點(diǎn)間的電勢差。
三、電場(chǎng)力的性質(zhì)
1、電場(chǎng)的基本性質(zhì):
電場(chǎng)對放入其中電荷有力的作用。
2、電場(chǎng)強度E
。1)定義:電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F與電荷的帶電量q的比值,就叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強度。
。2)定義式:E與F、q無(wú)關(guān),只由電場(chǎng)本身決定。
。3)電場(chǎng)強度是矢量:大。?jiǎn)挝浑姾墒艿降碾妶?chǎng)力。
方向:規定正電荷受力方向,負電荷受力與E的方向相反。
。4)單位:N/C,V/m1N/C=1V/m
。5)其他的電場(chǎng)強度公式
○點(diǎn)電荷的場(chǎng)強公式:——Q場(chǎng)源電荷
○勻強電場(chǎng)場(chǎng)強公式:——d沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間距離
。6)場(chǎng)強的疊加:遵循平行四邊形法則
3、電場(chǎng)線(xiàn)
。1)意義:形象直觀(guān)描述電場(chǎng)強弱和方向理性模型,實(shí)際上是不存在的。
。2)電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn):
○電場(chǎng)線(xiàn)起于正(無(wú)窮遠),止于(無(wú)窮遠)負電荷
○不封閉,不相交,不相切
○沿電場(chǎng)線(xiàn)電勢降低,且電勢降低最快。一條電場(chǎng)線(xiàn)無(wú)法判斷場(chǎng)強大小,可以判斷電勢高低。
○電場(chǎng)線(xiàn)垂直于等勢面,靜電平衡導體,電場(chǎng)線(xiàn)垂直于導體表面
。3)幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)
四、應用——帶電粒子在電場(chǎng)中的運動(dòng)
。ㄆ胶鈫(wèn)題,加速問(wèn)題,偏轉問(wèn)題)
1、基本粒子不計重力
但不是不計質(zhì)量,如質(zhì)子,電子,α粒子,氕,氘,氚,帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下都要計算重力。
2、平衡問(wèn)題:
電場(chǎng)力與重力的平衡問(wèn)題。mg=Eq
3、加速問(wèn)題
。1)由牛頓第二定律解釋?zhuān)瑤щ娏W釉陔妶?chǎng)中加速運動(dòng)(不計重力),只受電場(chǎng)力Eq,粒子的加速度為a=Eq/m,若兩板間距離為d,則
。2)由動(dòng)能定理解釋?zhuān)?br />
可見(jiàn)加速的末速度與兩板間的距離d無(wú)關(guān),只與兩板間的電壓有關(guān),但是粒子在電場(chǎng)中運動(dòng)的時(shí)間不一樣,d越大,飛行時(shí)間越長(cháng)。
4、偏轉問(wèn)題——類(lèi)平拋運動(dòng)
在垂直電場(chǎng)線(xiàn)的方向:粒子做速度為v0勻速直線(xiàn)運動(dòng)。
在平行電場(chǎng)線(xiàn)的方向:粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線(xiàn)運動(dòng)
帶電粒子若不計重力,則在豎直方向粒子的加速度
帶電粒子做類(lèi)平拋的水平距離,若能飛出電場(chǎng)水平距離為L(cháng),若不能飛出電場(chǎng)則水平距離為x
帶電粒子飛行的時(shí)間:t=x/v0=L/v0——————○1
粒子要能飛出電場(chǎng)則:y≤d/2————————○2
粒子在豎直方向做勻加速運動(dòng):———○3
粒子在豎直方向的分速度:——————○4
粒子出電場(chǎng)的速度偏角:——————○5
由○1○2○3○4○5可得:
飛行時(shí)間:t=L/vO豎直分速度:
側向偏移量:偏向角:
飛行時(shí)間:t=L/vO
側向偏移量:y’=
偏向角:
在這種情況下,一束粒子中各種不同的粒子的運動(dòng)軌跡相同。即不同粒子的側移量,偏向角都相同,但它們飛越偏轉電場(chǎng)的時(shí)間不同,此時(shí)間與加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時(shí),只要將加速度a重新求出即可,具體計算過(guò)程相同
五、電容器及其應用
1、電容器充放電過(guò)程:
。娫唇o電容器充電)
充電過(guò)程S-A:電源的電能轉化為電容器的電場(chǎng)能
放電過(guò)程S-B:電容器的電場(chǎng)能轉化為其他形式的能
2、電容
。1)物理意義:表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。
。2)定義:電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容。
。3)定義式:——是定義式不是決定式
——是電容的決定式(平行板電容器)
。4)單位:法拉F,微法μF,皮法pF
1pF=10-6μF=10-12F
。5)特點(diǎn)
○ 電容器的帶電量Q是指一個(gè)極板帶電量的絕對值。
○ 電容器的電容C與Q和U無(wú)關(guān),只由電容器本身決定。
○ 在有關(guān)電容器問(wèn)題的討論中,經(jīng)常要用到以下三個(gè)公式和○3的結論聯(lián)合使用進(jìn)行判斷
○ 電容器始終與電源相連,則電容器的電壓不變。電容器充電完畢,再與電源斷開(kāi),則電容器的帶電量不變。