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  • 2021-05-13 发布

高中物理电磁学基础知识高考前必看总结

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高中物理电磁学公式、规律汇总 稳恒电流 ‎ ‎1、电流:(电荷的定向移动形成电流)‎ ‎ 定义式: I = ‎ 微观式: I = nesv,(n为单位体积内的电荷数,v为自由电荷定向移动的速率。)‎ ‎(说明:将正电荷定向移动的方向规定为电流方向。‎ 在电源外部,电流从正极流向负极;在电源内部,电流从负极流向正极。)‎ ‎2、电阻:‎ 定义式:(电阻R的大小与U和I无关)‎ 决定式:R = ρ (电阻率ρ只与材料性质和温度有关,与横截面积和长度无关) ‎ 电阻串联、并联的等效电阻:‎ ‎ 串联:R=R1+R2+R3 +……+Rn ‎ ‎ 并联: ‎ ‎4、欧姆定律: ‎ ‎(1)部分电路欧姆定律(只适用于纯电阻电路):‎ ‎ ‎ ‎ (2)闭合电路欧姆定律:I = ‎ ‎ ①路端电压: U = E -I r= IR ‎ ‎ ②有关电源的问题:‎ ‎ 总功率: P总= EI 输出功率: P总= EI-Ir = (当R=r时,P出取最大值,为)‎ ‎ 损耗功率: ‎ ‎ 电源效率: = = ‎5、电功和电功率: ‎ 电功:W=UIt 电功率:P=UI 电热:Q= 热功率:P热=‎ 对于纯电阻电路: W= Q UIt= U = ‎ 对于非纯电阻电路: W >Q UIt > U> (欧姆定律不成立)‎ 电场 ‎1、电场的力的性质:‎ 电场强度:(定义式) E = (q 为试探电荷,场强的大小与q无关)‎ 点电荷电场的场强: E = (Q为场源电荷)‎ 匀强电场的场强:E = (d 为沿场强方向的距离)‎ ‎2、电场的能的性质:‎ 电势差: U = (或 W = U q )‎ ‎ UAB = φA−φB 电场力做功与电势能变化的关系:W = − DEP ‎(说明:建议应用以上公式进行计算时,只代入绝对值,方向或者正负单独判断。)‎ ‎3、静电平衡 ‎(1) 处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零。‎ ‎(2) 处于静电平衡状态的导体是一个等势体,其表面为一个等势面。‎ ‎(3) 处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。 ‎ ‎(4) 处于静电平衡状态的导体,电荷只能分布在导体的外表面上。‎ ‎4、电容 定义式:C== (Q是指每个极板所带电荷量的绝对值。)‎ 决定式:C= ‎ 注意:①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连,U不变,‎ ‎②平行板电容器充电后两极板与电源断开, Q不变 ‎5、带电粒子在电场中的运动:‎ ① 加速: q U=mv2 − 0‎ ‎②偏转:(类平抛) x= vo t vx = vo ‎ ‎ y =a t2 vy= a t a = tanθ= ‎ 磁场 ‎1、磁场对通电导线的作用(安培力):F = BIL ‎ ‎(要求 B⊥I,力的方向由左手定则判定;若B∥I,则力的大小为零)‎ ‎2、磁场对运动电荷的作用(洛仑兹力): f= qvB ‎ ‎(要求v⊥B, 力的方向也是由左手定则判定,但四指必须指向正电荷的运动方向;‎ 若B∥v,则力的大小为零)‎ ‎3、带电粒子在磁场中运动:‎ 当带电粒子垂直射入匀强磁场时,洛仑兹力提供向心力,带电粒子做匀速圆周运动。即: qvB = ‎ 可得: r = , T= (确定圆心和半径是关键)‎ ‎4、带电粒子在复合场中运动 ‎①回旋加速器 A A/上交变电压的周期为带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期:‎ 粒子获得的最大速度与回旋加速器的直径有关,直径越大,粒子的最大速度就越大。qvm B=m ‎ ‎②质谱仪(同位素荷质比和质量的测定)‎ 加速电场:‎ ‎+ + + + + + +‎ ‎- - - - ― ― ―‎ v 磁场:‎ ‎③速度选择器(正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器)‎ 洛伦兹力和电场力平衡:qvB=Eq,‎ 说明:‎ a.这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。‎ b.若速度小于这一速度,电场力将大于洛伦兹力,带电粒子 向电场力方向偏转,电场力做正功,动能将增大。‎ 若大于这一速度,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小。‎ ‎④磁流体发电机:‎ U B C D E F I 两极电势差达到最大值的条件f = F, 即, ‎ 则磁流体发电机的电动势。‎ ‎⑤霍尔效应 当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板两侧会形成稳定的电压 ‎ I=nqsv ‎ ‎ 整理后,得: 令 ,因为n为材料单位体积的带电粒子个数,q为单个带电粒子的电荷量,它们均为常数,所以有:‎ 电磁感应 ‎1、感应电流的方向判定:①导体切割磁感应线:右手定则;‎ ‎②磁通量发生变化:楞次定律。‎ ‎2、感应电动势的大小:‎ ‎① E = BLv (要求L垂直于B、v,否则要分解到垂直的方向上 ) ‎ ‎②E = ‎ ‎(①式常用于计算瞬时值,②式常用于计算平均值)‎ c b 交变电流 ‎1、交变电流的产生:线圈在磁场中匀速转动,‎ 若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动,‎ 感应电动势瞬时值:e = Em sinωt ,‎ Em = nBSω ‎2、正弦式交流电的四个值:‎ ‎(1)峰值:Em=nBωS∥,出现在B//S时刻,与线圈的形状及转轴所在的位置无关。‎ ‎(2)瞬时值:从中性面(BS)开始计时:e=Emsinωt 从垂直中性面(B//S)开始计时,e=Emcosωt(:指转过的角度)‎ ‎(3)平均值:利用求解,是求解“通过导体横截面电量”的基础。‎ ‎(4)“有效值”的理解:‎ 峰值和有效值之间的“”关系仅适用于正弦式交流电。‎ 相同时间内“热效应相等”是求解有效值的根本原则。‎ 电压表、电流表的测量值指“有效值”,凡未作特殊说明时,一般均指“有效值”。‎ ‎(注意:平均值用来求“通过导体横截面电量”,而有效值用来求“电热”。)‎ ‎3、电感和电容对交流的影响:‎ ‎(1)电感:通直流,阻交流;通低频,阻高频 ‎(2)电容:通交流,隔直流;通高频,阻低频 ‎(3)电阻:交、直流都能通过,且都有阻碍 ‎ 4、变压器原理(理想变压器):‎ ‎(1)功率:P1 = P2 (2)电压: ‎ ‎(3)电流:如果只有一个副线圈 : 若有多个副线圈:n1I1= n2I2 + n3I3‎ 电磁场和电磁波 ‎1、电磁振荡(LC回路)的周期:T = 2π ‎2、麦克斯韦的电磁场理论 ‎(1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生电场(磁场);‎ ‎(2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的电场(磁场);‎ ‎(3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同频率的振荡电场(磁场);‎ 可以证明:振荡电场产生同频率的振荡磁场;振荡磁场产生同频率的振荡电场。‎ ‎3、电磁波:‎ 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去,就形成了电磁波。‎ ‎(1)电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点,场强E和磁感应强度B均与传播方向垂直且随时间变化,因此电磁波是横波。‎ ‎(2)电磁波的传播不需要介质,在真空中也能传播。‎ ‎ 在真空中的波速为c=3.0×108m/s。‎ ‎(3)波速和波长、频率的关系:c=λf 注意:麦克斯韦预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c,‎ 后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。‎