目錄物理電磁選修 物理電磁題 高中物理電磁學知識點整理 電磁學對現代的意義 初中物理電磁
高中物理電磁學知識點歸納
1、電流的磁效應:
把一根導線平行地放在磁場上方,給導線通電時,磁針發生了偏轉,就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。
這說明不僅磁鐵枝團能產生磁場,電流也能產生磁場,這個現象稱為電流的磁效應。
2、電流磁效應現象:
磁鐵對通電導線的作用,磁鐵會對通電導線產生力的作用,使導體棒偏轉。
電流和電流間的相互作用,有相互平行而且距離較近的兩條導線,當導線中分別通以方向相同和方向相反的電流時,觀察到發生的現象是:同向電流相吸,異向電流相斥。
3、電磁感應發現的意義:
①電磁感應的發現使人們對電與磁內在聯系的認識更加完善,宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生。
②電磁感應的發現使人們找到了磁生電的條件,開辟了人類的電器化時代。
③電磁感應現象的發現,推動了經濟和社會的發襲悄展,也體現了自然規律的和諧的對稱美。
4、對電磁感應的理解:
電和磁之間有著必然的聯系,電能生磁,磁也一定能夠生電,但磁生電是有條件的。
只有變化的磁場或相對位置的變化才能產生感應電流,磁生電表現為磁場的“變化”和“運動”。
引起電流的原因概括為五類:
①猛禪橘 變化的電流。
② 變化的磁場。
③ 運動的恒定電流。
④ 運動的磁場。
⑤ 在磁場中運動的導體。
5、磁通量:
閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量,即Φ,θ為磁感線與線圈平面的夾角。
對磁通量Φ的說明:
雖然閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量,但是當磁場與閉合電路的面積不垂直時,磁感應強度也有垂直閉合電路的分量磁感應強度垂直閉合電路面積的分量。
6、產生感應電流的條件:
一是電路閉合。
二是磁通量變化。
7、楞次定律:
感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
8、楞次定律的理解:
① 感應電流的磁場不一定與原磁場方向相反,只是在原磁場的磁通量增大時兩者才相反;在磁通量減小時,兩者是同樣。
② “阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感應電流的磁場只能“阻礙”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量還是要增加。
③定律本身并沒有直接給定感應電流的方向,只是給定感應電流的磁場與原磁場間存在“阻礙”關系,要注意區分這兩個磁場及其間的相互關系。
9、感應電動勢:
在電磁感應現象中產生的電動勢叫做感應電動勢,產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。
10、反電動勢:
定義:電動機轉動時,線圈中也會產生感應電動勢,這個電動勢總要削弱電源電動勢的作用,我們把這個電動勢稱為反電動勢。
11、電磁感應規律的應用:
感生電動勢的產生由感應電場使導體產生的電動勢叫感生電動勢。
感生電動勢在電路中的作用就是充當電源,其電路就是內電路,當它與外電路連接后就會對外電路供電變化的磁場在閉合導體所在空間產生電場。
導體內自由電荷在電場力作用下產生感應電流,或者說導體中產生了感應電動勢,由此可見,感生電場就相當于電源內部的所謂的非靜電力,對電荷產生力的作用。
12、感生電場的應用:
電子感應加速器是應用感生電場對電子的作用來加速電子的一種裝置,主要用于核反應研究。
13、 互感和自感:
互感現象:兩個線圈之間并沒有導線相連,但當一個線圈中的電流變化時,它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢,這種現象叫做互感現象。
14、對互感的三點理解:
①互感現象是一種常見的電磁感應現象,它不僅發生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,而且可以發生于任何相互靠近的電路之間。
②互感現象可以把能量由一個電路傳到另一個電路,變壓器就是利用互感現象制成的。
③在電力工程和電子電路中,互感現象有時會影響電路的正常工作,這時要求設法減小電路間的互感。
電磁學公禪帶或式
1.庫侖定律:F=kQq/r2
2.電場強度:E=F/q
3.點電荷電場強度:E=kQ/r2
4.勻強電場:E=U/d
5.電勢能:E? =qφ
6.電勢差:U? ?=φ?-φ?
7.靜電力做功:W??=qU??
8.電容定義式:C=Q/U
9.電容:C=εS/4πkd
10.帶電粒子在勻強電場中的運動
11.加速勻強電場:1/2*mv2 =qU
v2 =2qU/m
12.偏轉勻強電場:
13.運動時間行答:t=x/v?
14.垂直加速度:a=qU/md
15.垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)2
16.偏轉角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)2
17.微觀電流:I=nesv
18.電源非靜電力做功:W=εq
19.歐姆定律:I=U/R
20.串聯電路
21.電流:I? =I? =I? = ……
22.電壓:U =U? +U? +U? + ……
23.并聯電路
24.電壓:U?=U?=U?= ……
25.電流:I =I?+I?+I?+ ……
26.電阻串聯:R =R?+R?+R?+ ……
27.電阻并聯:1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ ……
28.焦耳定律:Q=I2 Rt
P=I2 R
P=U2 /R
29.電功賀伍率:W=UIt
30.電功:P=UI
31.電阻定律:R=ρl/S
32.全電路歐姆定律:ε=I(R+r)
ε=U外+U內
33.安培力:F=ILBsinθ
34.磁通量:Φ=BS
35.電磁感應
36.感應電動勢:E=nΔΦ/Δt
37.導線切割磁感線:ΔS=lvΔt
E=Blv*sinθ
38.感生電動勢:E=LΔI/Δt
電磁學
1.定義:
??①E和B:豎判
??
E=F/q0 單余肆改位:N/C =V/m
B=Fmax/qv;方向,雹緩小磁針指向(S→N);單位:特斯拉(T)=104高斯(G)
????
F=q(E+V×B)洛侖茲公式
電磁學是研究電、磁、二者相互作用現象,及其規律和應用的物理學分支學科。根據近代物理學的觀點,磁的現象是由運動電荷所產生的,因而在電學的范圍內必然不同程度地包含磁學的內容。
電磁學從原來互相獨立的兩門科學發展成為物理學中一個完整的分支學科,主要是基于兩個重要的實驗發現,即電流的磁效應和變化的磁場的電效應。
物理發展
電磁波的發現由于歷史上的原因,同時也由于磁學本身的發展和應用,如近代磁性材料和磁學技術的發展,新的磁效應和磁現象的發現和應用等等,使得磁學的內容不斷擴大,而磁學在實際上也就作為一門和電學相平行的學科來研究。
麥克斯韋電磁理論的重大意義,不僅在于這個理論支配著一切宏觀電磁現象(包括靜電、穩恒磁場、電磁感應等等),而且在于它將光學現象統一在這個理論框架之內,深刻地影響著人們認識物質世界的思想。
和電磁學密切相關的學科是經典電動力學,兩者在研究對象和內容上并沒有原則的區別。一般說來,電磁學偏重于經典電磁現象的實驗研究,從廣泛的電磁現象研究中歸納出電磁學的基本規律,最后總結出麥克斯韋方程組。
而經典電動力學則偏重于理論方面,它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力(邏輯上相當于牛頓力學中牛頓的三個運動定律)為基礎,研究宏觀尺度下電磁場分布,電磁波的激發和傳播,以及帶電粒子與電磁場的相互作用等電磁問題。
庫侖定律:F=kQq/r2
電場強度:E=F/q
點電荷電場強度:E=kQ/r2
勻強電場:E=U/d
電勢能:E? =qφ
電勢差:U? ?=φ?-φ?
靜電力做功:W??=qU??
電容定義式:C=Q/U
電容:C=εS/4πkd
帶電粒子在勻強電場中的運動
加速勻強電場:1/2*mv2 =qU
v2 =2qU/m
偏轉勻強電場:
運動時間:t=x/v?
垂直加速度:a=qU/md
垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)2
偏轉角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)2
微觀電流:I=nesv
電源非靜電力做功:W=εq
歐姆定律:I=U/R
串聯電路
電流:I? =I? =I? = ……
電壓:U =U? +U? +U? + ……
并聯電路
電壓:U?=U?=U?= ……
電流:I =I?+I?+I?+ ……
電阻串聯:R =R?+R?+R?+ ……
電阻并聯:1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ ……
焦耳定律:Q=I2 Rt
P=I2 R
P=U2 /R
電功率:W=UIt
電功:P=UI
電阻定律:R=ρl/S
全電路歐姆定律:ε=I(R+r)
ε=U外+U內
安培力:F=ILBsinθ
磁通量:Φ=BS
電磁感應
感應電動勢:E=nΔΦ/Δt
導線切割磁感線:ΔS=lvΔt
E=Blv*sinθ
感生電動勢:E=LΔI/Δt
高轎脊鄭中物理電磁學公式總整理
電子電量為 庫侖(Coul),1Coul= 電子電量。
一、靜電學
1.庫侖定律,描述空間中兩點電荷之間的電力
, ,
由庫侖定律經過演算可推出電場的高斯定律 。
2.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電場
,
導體表面電場方向與表面垂直。電力線的切線方向為電場方向,電力線越密集電場強度越大。
平行板間的電場
3.點電荷或均勻帶電球體間之電位能 。本式以以無限遠為零位面。
4.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電位 。
導體內部為等電位。接地之導體電位恒為零。
電位為零之處,電場未必等于零。電場為零之處,電位未必等于零。
均勻電場內,相距d之兩點電位差 。故平行板間的電位差 。
5.電容 ,為儲存電荷的組件,C越大,則固定電位差下可儲存的電荷量就越大。電容本身為電中性,兩極上各儲存了+q與-q的電荷。電容同時儲存電能, 。
a.球狀導體的電容 ,本電容之另一極在無限遠,帶有電荷-q。
b.平行野稿板電容 。故欲加大電容之值,必須增大極板面積A,減少板間距離d,或改變板間的介電質使k變小。
二、電路學
1.理想電池兩端電位差固定為 。實際電池可以簡化為一理想電池串連內電阻r。實際電池在放電時,電池的輸出電壓 ,故輸出之最大電流有限制,且輸出電壓之最大值等于電動勢,發生在輸出電流=0時。
實際電池在充電時,電池的輸入電壓 ,故輸入電壓必須大于電動勢。
2.若一長度d的均勻導體兩端電位差為 ,則其內部電場 。導線上沒有電荷堆積,總帶電量為零,故導線外部無電場。理想導線上無電位降,故內部電場等于0。
3.克希荷夫定律
a.節點定理:電路上任一點流入電流等于流出電流。
b.環路定理:電路上任意環路上總電位升等于總電位降。
三、靜磁學
1.必歐-沙伐定律,描述長 的電線在 處所建立的磁場
, ,
磁場單位,MKS制為Tesla,CGS制為Gauss,1Tesla=10000Gauss,地表磁場約為0.5Gauss,從南極指向北極。
由必歐-沙伐定律經過演算可推出安培定律
2.重要磁場公式
無限長直導線磁場 長 之螺線管內之磁場
半徑a的線圈在軸上x處產生的磁場
,在圓心處(x=0)產生的磁場為
3.長 之載流導線所受的磁力為 ,當 與B垂直時
兩平行載流導線單位長度所受之力 。電流方向相同時,導線相吸;電流方向相反時,導線相斥。
4.電動機(馬達)內的線圈所受到的力矩 , 。其中A為面積閉頌向量,大小為線圈面積,方向為線圈面的法向量,以電流方向搭配右手定則來決定。
5.帶電質點在磁場中所受的磁力為 ,
a.若該質點初速與磁場B平行,則作等速度運動,軌跡為直線。
b.若該質點初速與磁場B垂直,則作等速率圓周運動,軌跡為圓。回轉半徑 ,周期 。
c.若該質點初速與磁場B夾角 ,該質點作螺線運動。與磁場平行的速度分量 大小與方向皆不改變,而與磁場平行的速度分量 大小不變但方向不停變化,呈等速率圓周運動。其中 ,回轉半徑 ,周期 ,與b.相同,螺距 。
速度選擇器:讓帶電粒子通過磁場與電場垂直的空間,則其受力 ,當 時該粒子受力為零,作等速度運動。
質普儀的基本原理是利用速度選擇器固定離子的速度,再將同素的離子打入均勻磁場中,量測其碰撞位置計算回轉半徑,求得離子質量。
6.磁場的高斯定律 ,即封閉曲面上的磁通量必為零,代表磁力線必封閉,無磁單極的存在。磁鐵外的磁力線由N極出發,終于S極,磁鐵內的磁力線由S極出發,終于N極。
四、感應電動勢與電磁波
1.法拉地定律:感應電動勢 。注意此處并非計算封閉曲面上之磁通量。
感應電動勢造成的感應電流之方向,會使得線圈受到的磁力與外力方向相反。
2.長度 的導線以速度v前進切割磁力線時,導線兩端兩端的感應電動勢 。若v、B、 互相垂直,則
3.法拉地定律提供將機械能轉換成電能的方法,也就是發電機的基本原理。以頻率f 轉動的發電機輸出的電動勢 ,最大感應電動勢 。
變壓器,用來改變交流電之電壓,通以直流電時輸出端無電位差。
,又理想變壓器不會消耗能量,由能量守恒 ,故
4.十九世紀中馬克士威整理電磁學,得到四大公式,分別為
a.電場的高斯定律
b.法拉地定律
c.磁場的高斯定律
d.安培定律
馬克士威由法拉地定律中變動磁場會產生電場的概念,修正了安培定律,使得變動的電場會產生磁場。
e.馬克士威修正后的安培定律為
a.、b.、c.和修正后的e.稱為馬克士威方程式,為電磁學的基本方程式。由馬克士威方程式,預測了電磁波的存在,且其傳播速度 。
。十九世紀末,由赫茲發現了電磁波的存在。
勞侖茲力 。