高中物理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

本講內(nèi)容包括靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒電流、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)、交流電、電磁振蕩和電磁波。 　　一、重要概念和規(guī)律 　　(一)重要概念 　　1．兩種電荷、電量(q) 　　自然界只存在兩種電荷。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷。注意：兩種物質(zhì)摩擦后所帶的電荷種類(lèi)是相對(duì)的。電荷的多少叫電量。在SI制中，電量的單位是C(庫(kù))。 　　2．元電荷、點(diǎn)電荷、檢驗(yàn)電荷 　　元電荷是指一個(gè)電子所帶的電量e=1.6×10-19C。點(diǎn)電荷是指不考慮形狀和大小的帶電體。檢驗(yàn)電荷是指電量很小的點(diǎn)電荷，當(dāng)它放入電場(chǎng)后不會(huì)影響該電場(chǎng)的性質(zhì)。 　　3．電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度(E)、電場(chǎng)力(F) 　　電場(chǎng)是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)，它存在于電荷的周?chē)臻g，電荷間的相互作用通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生。電場(chǎng)的基本特性是它對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。 　　描述電場(chǎng)強(qiáng)度有幾種方法。 　　其一，用公式法定量描述；定義式為E=F/q，適用于任何電場(chǎng)。真空中的點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)為E=kq/r2。勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E=U/d。 要注意理解：①場(chǎng)強(qiáng)是電場(chǎng)的一種特性，與檢驗(yàn)電荷存在與否無(wú)關(guān)。②E是矢量。它的方向即電場(chǎng)的方向，規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)的方向是正電荷在該點(diǎn)受力的方向。③注意區(qū)別三個(gè)公式的物理意義和適用范圍。④幾個(gè)電場(chǎng)疊加計(jì)算合場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，要按平行四邊形法則求其矢量和。 　　其二，用電場(chǎng)線形象描述：電場(chǎng)線的密(疏)程度表示場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)(弱)。電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是方向相同、距離相等的互相平行的直線。要注意：a.電場(chǎng)線是使電場(chǎng)形象化而假想的線．b.電場(chǎng)線起始于正電行而終止于負(fù)電荷。c.電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都不相交。電場(chǎng)力是電荷間通過(guò)電場(chǎng)相互作用的力。正(負(fù))電荷受力方向與E的方向相同(反)。 　　4．電勢(shì)能(B)、電勢(shì)(U)、電勢(shì)差(UAB) 　　電勢(shì)能是電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。要注意理解：①物理意義；電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處電場(chǎng)力所做的功。②電勢(shì)能是相對(duì)的，通常取電荷在無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，這樣，電勢(shì)能就有正負(fù)。③電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的正(負(fù))功總等于電荷電勢(shì)能的減少(增加)，即WAB=εA-εB。(A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn))。④電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功，只跟電荷的始、末位置有關(guān)，跟具體路徑無(wú)關(guān)。 　　電勢(shì)是反映電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量．描述電勢(shì)有幾種方法。其一，用公式法定量描述：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)定義為U=ε/q。要注意理解：①電勢(shì)是電場(chǎng)的一種特性，與檢驗(yàn)電荷存在與否無(wú)關(guān)。②電勢(shì)是標(biāo)量。③在SI制中的單位：1V=1J／C。④電勢(shì)是相對(duì)的，通常取無(wú)限遠(yuǎn)處(或大地)的電勢(shì)為零，這樣，電勢(shì)就有正負(fù)。⑤幾個(gè)電場(chǎng)疊加計(jì)算合電勢(shì)時(shí)，只需求各個(gè)電場(chǎng)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)的代數(shù)和。其二，用等勢(shì)面形象描述：任意兩個(gè)等勢(shì)面不能相交。等勢(shì)面與電力線垂直。不同等勢(shì)面的電勢(shì)沿電力線方向逐漸降低。任何相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，場(chǎng)強(qiáng)大(小)的地方等勢(shì)面間的距離小(大)。在同一等勢(shì)面上的任何兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是一族限電力線垂直的平面。 　　電勢(shì)差指電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值，有時(shí)又叫做電壓。表示為UAB=UA-UB。注意：①電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差值是絕對(duì)的。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)實(shí)際上是指該點(diǎn)與無(wú)窮遠(yuǎn)處間的電勢(shì)差。②電勢(shì)差有正負(fù)，UAB=-UBA。 　　5．電客(C) 　　電容器的電容定義為C=Q/U。注意理解：①電容是表征電容器特性的物理量。對(duì)于給定的電容器，C一定。②電容器所帶電量指每個(gè)導(dǎo)體(或極板)所帶電量的絕對(duì)值。③電容器的電容只眼它的結(jié)構(gòu)(兩個(gè)導(dǎo)體的大小、形狀、相對(duì)位置)、介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而與它所帶的電量q和電勢(shì)差U無(wú)關(guān)。④平行板電容器的電容C=εS/4πkd，表示C與介電常數(shù)ε成正比，跟正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。⑤電容器的額定電壓應(yīng)低于擊穿電壓。 　　6．電流強(qiáng)度(I) 　　電流強(qiáng)度是表示電流強(qiáng)弱的物理量。定義為I=q/t，要注意理解：①電流的形成：電荷的定向移動(dòng)。②導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件：一是要有可移動(dòng)的電荷；二是保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(如電源)。③電流的方向：規(guī)定正電荷的移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?。在?內(nèi))電路電流從電源的正(負(fù))極流向負(fù)(正)極。④導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)速率并不快，電流的傳導(dǎo)速率即電場(chǎng)的傳播速率等于光速。 　　7．電阻(R)、電阻率(ρ)、超導(dǎo)體 　　電阻是表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用的物理量，定義為R=U/I，其單位根據(jù)歐姆定律規(guī)定是歐姆，即1歐=1伏／安。電阻是導(dǎo)體的一種特性。電阻率是反映材料導(dǎo)電性好壞的物理量，根據(jù)電阻定律定義為ρ=RS/l，單位是歐姆“Ω•m”，各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高(降低)而增大(減小)。當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)某些金屬、合金和化合物的電阻率會(huì)突然減小為零，此謂超導(dǎo)現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的導(dǎo)體叫做超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的電阻為零。 　　8．電功(W)電熱(Q)、電功率(P) 　　電功是描述電路中電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的物理量?？杀硎緸閃=UIt。在純電阻電路中，W=UIt=I2Rt=U2t/R。電功的實(shí)用單位 1干瓦小時(shí)(度)=3.6×106焦。電熱指電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。在純電阻電路里，W=Q，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在非純電阻(如含電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器)電路里，w＞Q；電功率是描述電流做功快慢的物理量，可表示為P=W/t=UI。在純電阻電路中，P＝UI=I2R=U2/R。 　　9．電源、電動(dòng)勢(shì)(ε)、路端電壓(U) 　　電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對(duì)于給定的電源，電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻和允許通過(guò)的最大電流一定。電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物g量之一。要注意理解：①S是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無(wú)關(guān)。②ε的物理意義；電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于路中通過(guò)1庫(kù)侖電量時(shí)電源所提供的電能。③注意區(qū)別電動(dòng)勢(shì)和電壓的概念。電動(dòng)勢(shì)是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，是反映電場(chǎng)力做功的特性。路端電壓是外電路兩端的電壓?？杀硎緸椋篣=ε-U'(U'= Ir)。要明確：①U隨I的變化規(guī)律。當(dāng)I增大時(shí)，U減小；當(dāng)I=0時(shí)，U=ε。②U隨R的變化規(guī)律：當(dāng)R增大(減小)時(shí)，U隨著增大(減小)當(dāng)R→∞(斷路)時(shí)，U=ε(據(jù)此原理可用伏特計(jì)直接測(cè)ε)。當(dāng)R→0(短路)時(shí)，U→0，此時(shí)有I＝ε/r，電流很大。 　　10．磁性、磁體、磁極、磁化 　　磁性指物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。具有磁性的物體叫磁體。磁體上最強(qiáng)的部分叫磁極，指南(北)的磁極叫南(北)極，用S(N)表示。磁化指使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體得到磁性的過(guò)程。 　　11．磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度(B) 　　磁場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，它存在于磁體周?chē)目臻g，磁體間的相互作用通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生。磁場(chǎng)的基本特性是它對(duì)放入其中的電流(或磁極)有磁場(chǎng)力的作用。磁感強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。描述磁感強(qiáng)度有幾種方法。其一，用公式定量描述。定義式為B=F/Il。要注意理解：①B是磁場(chǎng)的一種特性，與磁場(chǎng)力F、電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線長(zhǎng)度l無(wú)關(guān)。B不是電流I所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。②B是矢量。它的方向即圍場(chǎng)的方向，規(guī)定B的方向是磁針N極在該點(diǎn)受力的方向。③在SI制中，B的單位為(T)特斯拉。其二，用磁感線描述：磁感線的密(疏)程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線是方向相同的距離相等的互相平行的直線；直線電流磁場(chǎng)的磁力線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的在限導(dǎo)線垂直的平面上的同心圓，通電螺線管磁場(chǎng)的磁力線與條形磁鐵相似。要注意：a.磁感線是使磁場(chǎng)形象化而假想的線。b.磁感線是閉合曲線，在磁體外(內(nèi))部，從N(S)極到S(N)極。③磁場(chǎng)中任何兩條磁力線都不相交。 　　12．磁通量(Φ) 　　為了研究穿過(guò)某一個(gè)面上的磁場(chǎng)，定義磁通量Φ=BScosθ要理解：①適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。②物理意義：穿過(guò)磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條線。③θ為所研究的平面的法線與B的夾角。④磁通量有正負(fù)。⑤在SI制中的單位為韋伯(Wb)，⑤由B=Φ/S，常稱(chēng)磁通密度。 　　13．電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(ε)、感應(yīng)電流(I) 　　電磁感應(yīng)是指利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。要注意理解；①產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。②產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流必需閉合電路。③產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種敘述是等效的，即閉合電路的一部分導(dǎo)體作切割磁力線運(yùn)動(dòng)與穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化等效。 　　14．自感現(xiàn)象、自感電動(dòng)勢(shì)、自感系數(shù)(L) 　　自感現(xiàn)象是指由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。飾產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。自感系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感，它是反映線圈特性的物理量。線圖越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多，截面積越大，它的自感系數(shù)越大。另外，有鐵心的線圇的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵心時(shí)要大得多。 　　15．交流電、表征交流電的物理量 　　交流電是指電流強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。交流電有單相和三相之分。中學(xué)所研究的是正弦交流電. 最大值 交流電的最大值是交流電在一周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值．有效值 交流電的有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)規(guī)定的，即如果在相同時(shí)間內(nèi)交流電和直流電通過(guò)相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相等，則把這直流電的數(shù)值叫做這交流電的有效值。有效值=最大值/ 。注意：①該關(guān)系式適用于按正弦現(xiàn)律變化的交流電。②電氣設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定充流以及電表測(cè)量的數(shù)值一般指有效值。③我國(guó)的交流電，照明電路電壓為220伏，動(dòng)力電路電壓為380伏。周期(T)和頻率(f)都是表征交流電變化快慢的物理量.其關(guān)系為:T=1/f。我國(guó)的交流電的周期為0.02S，頻率是50Hz，電流方向每秒改變100次。 　　16．振蕩電流、電磁振蕩 　　振蕩電流指大小和方向都作周期性變化的電流。通常由自感線圈和電容器組成的振蕩電路(稱(chēng)LC回路)產(chǎn)生。電磁振蕩是一種物理現(xiàn)象；在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩的過(guò)程中，電容器極板上的電荷、回路中的電流以及與它們相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都在作周期性變化。電磁有無(wú)阻尼振蕩(等幅振蕩)和阻尼振蕩(減幅振蕩)之分。電磁振蕩的過(guò)程可與簡(jiǎn)諧振動(dòng)相類(lèi)比。 　　17．電磁場(chǎng)、電磁波 　　電磁場(chǎng)是指由變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成的不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波。要注意理解：①?zèng)]有靜止的電磁場(chǎng)。②電磁波是橫波，它的傳播方向、電場(chǎng)方民＿磁場(chǎng)方向互相會(huì)直。③傳播電磁波不需要介質(zhì)。 　　(二)、重要規(guī)律 　　1．電荷守恒定律 　　電荷守恒定律揭示了在電荷的分離和轉(zhuǎn)移的過(guò)程沖總量保持不變的規(guī)律。要注意它在中和現(xiàn)象、三種起電(接觸起電、摩擦起電、感應(yīng)起電)過(guò)程、靜電感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用。 　　2．庫(kù)侖定律 　　庫(kù)侖定律反映了電荷間相互作用力的規(guī)律?？杀硎綟=kQ1Q2/r2，其中靜電力恒星k＝9X109N•m2／C2．要注意：①適用于真空中的點(diǎn)電荷。②應(yīng)用公式時(shí)，可把q和F的絕對(duì)值代入計(jì)算，庫(kù)侖力的方向根據(jù)電荷的正負(fù)來(lái)判斷。 　　3．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn) 　　處于靜電平衡狀態(tài)(指導(dǎo)體中沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài))的導(dǎo)體的特點(diǎn)有四；其一，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。其二，表面上任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。其三，電行只能分布在導(dǎo)體的外表面上(可用法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)。其四，該導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，它的表面是一個(gè)等勢(shì)面。 　　4．電勢(shì)差限電場(chǎng)力做功、跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 　　電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力做的功跟電勢(shì)差的關(guān)系為W=qU。要注意：①公式適用于任何電場(chǎng)。②q、U、W三個(gè)量都有正、負(fù)。為避免錯(cuò)誤，應(yīng)用時(shí)，均取絕對(duì)值，功的正負(fù)可從電荷的正負(fù)及移動(dòng)方向加以判斷。③在電場(chǎng)力作用下，正(負(fù))電荷總是從高(低)電勢(shì)處移向低(高)電勢(shì)處，且電荷的電勢(shì)能減小。電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可從以下三方面理解：①大小關(guān)系：①U=Ed(適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，d為沿電場(chǎng)線方向的兩點(diǎn)間距離)。②方向關(guān)系：場(chǎng)強(qiáng)的方向就是電勢(shì)降低最快的方向．③單位關(guān)系：1V/m=1N/C。 　　5．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 　　帶電粒子在重力、電場(chǎng)力作用下?；蛱幱谄胶鉅顟B(tài)、或加速、或偏轉(zhuǎn)(在勻強(qiáng)電場(chǎng)中作類(lèi)拋體運(yùn)動(dòng))。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律同樣遵循力學(xué)的三把金鑰匙、只是在受力分析時(shí)要多考慮一個(gè)電場(chǎng)力而已。 　　6．電阻定律 　　電阻定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它揭示了影響導(dǎo)核電阻的因素間的關(guān)系。要注意理解：①當(dāng)溫度不變時(shí)，導(dǎo)線的電阻是由它的長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料決定的。而與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)的電流強(qiáng)度無(wú)關(guān)。②電阻還隨著溫度的升高而增大。③該公式適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體及放度均勻一致的電解液 　　7．歐姆定律 　　部分電路歐姆定律為：I=U/R，要注意：①公式中的I、U、R三個(gè)量必須是屬于同一段電路的。②適用范圍；適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)的溶液，不適用于氣體?；蚶斫鉃閮H適用于不含電源的某一部分電路。閉合電路歐姆定律可表示為：I=ε/(R+r)，要注意：①適用于包括電源的整個(gè)閉合電路。②會(huì)從能量的轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)理解Iε=IU+Ir的物理意義，明確電源的總功率(Iε)、輸出功率(IU)和內(nèi)電路消耗的功率(IU')及其關(guān)系。 　　8．焦耳定律 　　焦耳定律是定量反映電流熱效應(yīng)的規(guī)律。在SI制中表示為Q=I2Rt。要注意；①對(duì)任何電路，只要有電阻R存在，由電流熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量都可用該公式計(jì)算。②在純電阻電路中，還可表示為Q=UIt或U2t/R。③在SI制中Q用焦作單位。 　　9．電路串并聯(lián)和電源串并聯(lián)的特點(diǎn) 　　電路串并聯(lián)要注意理解電壓分配、電流分配、功率分配的規(guī)律。電源(相同電池)串并聯(lián)要注意適用條件：當(dāng)用電器額定電壓高于單個(gè)電他的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)電池組。當(dāng)用電器的額定電流比單個(gè)電地允許通過(guò)的最大電流大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)電池組。必要時(shí)采用混聯(lián)電池組。 　　10．改裝電表的原理 　　將電流計(jì)改裝成優(yōu)特計(jì)．需給電流計(jì)串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，該電阻可由R串＝(n—1)Bg計(jì)算，其中n=U/Ug為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。將電流計(jì)改裝螨安始計(jì)，需給電流計(jì)并取一個(gè)分流電阻，該電阻可由IgRg=(I-Ig)R并計(jì)算，其中n=I/Ig為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。 　　11．測(cè)量電阻的方法 　　(1)用伏安法測(cè)。應(yīng)明確：當(dāng)測(cè)量小(大)電阻時(shí)應(yīng)采用安培計(jì)外(內(nèi))接法。(2)用歐姆計(jì)測(cè)。應(yīng)理解：①這是一種能直接讀出電阻值的粗略測(cè)量方法。②要先調(diào)零再測(cè)量。 　　12．磁極間的作用規(guī)律 　　磁極間相互作用的磁和同(異)名磁極相斥(吸)。 　　判定磁場(chǎng)方向的法則 　　用安培定則判定。注意；當(dāng)判定直線電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，大拇指表示充流方向，四指表示磁感線的環(huán)繞方向.當(dāng)判定環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向時(shí)，大姆指表示磁感線的方向。四指表示電流方向。 　　14．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律 　　(1)大?。弘娏魉艿拇艌?chǎng)力通常稱(chēng)為安培力。其大小F=BIlsinθ，注意：①適用于勻場(chǎng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)直通電導(dǎo)線．②θ為I與B的夾角。磁場(chǎng)對(duì)通電線圈有磁力矩作用，其大小 M=BIScosθ。注意：①適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)和輻向磁場(chǎng) ②S為線圈(不一定有規(guī)則)面積。③θ為B與線圈平面的夾角。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力通常稱(chēng)為洛侖茲力。其大小f=qvBsinθ。注意：①洛侖茲力是磁場(chǎng)對(duì)單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，而安培力是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線上電流的作用力。②θ為B與v的夾角。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若θ=0，則電荷做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若θ=90°，則電荷在向心力f=qvB作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可以證明，電荷的運(yùn)動(dòng)周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)。③f對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。 　　(2)方向：由左手定則判既注意：當(dāng)判定洛侖茲力方向時(shí)，四指的指向與正(負(fù))電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同(反)。 　　15．電磁感應(yīng)規(guī)律 　　(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小：由法拉第電磁感應(yīng)定律確定。公式一：ε=△Φ/△t。注意；①該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．②ε只與穿過(guò)電路的磁通量的變化率△Φ/△t有關(guān)，而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān)。公式二：ε=Blvsinθ。注意：①該式通常用于導(dǎo)體切割磁力線之時(shí)。且導(dǎo)線與磁感線互相垂直。②θ為v與B的夾角。l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度(即l為導(dǎo)體實(shí)際長(zhǎng)度在垂直于B方向上的投影)。公式三：ε=L△I/△t。注意：①該公式由法拉第電磁感應(yīng)定律推出。適用于自感現(xiàn)象。②ε與電流的變化率△I/△t成正比。 　　(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向是一致的，均由楞次定律和右手定則來(lái)判定。方法一：楞次定律。注意：①正確理解楞次定律比右手定則有更深刻的物理本質(zhì)。反映了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。即發(fā)電機(jī)的基本原理：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。②普遍適用。只是當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，用楞次定律較方便。③掌握應(yīng)用楞次定律的正確步驟；第一步，明確原磁場(chǎng)的方向及穿過(guò)閉合電路中的磁通量增減情況；第二步。根據(jù)格次定律確定感生電流的磁場(chǎng)方向；第三步，利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。要深刻理解“阻礙”兩字的含義，阻礙不同于相反。方法二：右手定則。注意：①兩種判斷方法結(jié)論一致。當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則較方便。右手定則可視為楞決定律的特殊情況．②與左手定則的區(qū)別。 　　15. 交流電的變化規(guī)律 　　(1)用函數(shù)式表示：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為：e=εmsinωt，εm=2Blv。電流的瞬時(shí)值為：i=Imsinωt，Im=εm/R。(2) 用函數(shù)圖象表示：是正弦函數(shù)圖象。 　　16．變壓器的變壓原理和變壓規(guī)律 　　變壓原理：在原、副線圈中由于電流交變而發(fā)生互相電磁感應(yīng)使之變壓。應(yīng)理解；①變壓過(guò)程的本質(zhì)是傳遞能量。②變壓過(guò)程中穿過(guò)原、副線圈的交變磁通量相同，每匝線圈的感生電動(dòng)勢(shì)相等。③適用于交流電。直流電不能用變壓器變壓。變壓規(guī)律：對(duì)于理想變壓器有U1/U2=n1/n2，I1/I2=n2/n1注意：該式僅適用于只有一個(gè)副線圈的情況。當(dāng)有幾個(gè)副線圈時(shí)，每個(gè)副線日與原線圈均有這種獨(dú)立關(guān)系，且變壓器的輸出電流工：應(yīng)等于各副線圈中的電流之和。③輸入功率等于輸出功率。 　　17．電磁振蕩的規(guī)律 　　電磁振蕩的固有周期T、固有頻率f。注意：①適用于無(wú)阻尼自由振蕩(不再?gòu)耐饨绔@得能量)。＠T或f與振幅無(wú)關(guān)。 　　18．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 　　該理論的要點(diǎn)為；任何變化的電(磁)場(chǎng)都要在周?chē)目臻g產(chǎn)生磁(電)場(chǎng)。要理解：均勻變化的電(磁)場(chǎng)在周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)擔(dān)的磁(電)場(chǎng)；振蕩電(磁)場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同樣頻率的磁(電)場(chǎng)。 　　二、重要研究方法 　　1．用比值定義物理量 若比值為恒量，則反映了物質(zhì)的某種性質(zhì)。如：物質(zhì)的密度ρ、導(dǎo)體的電阻R、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)U、電容C等。 　　2. 類(lèi)比 如：將電場(chǎng)與重力場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度E與重力場(chǎng)強(qiáng)度(即重力加速度g)、電勢(shì)能與重力勢(shì)能、等勢(shì)面與等高線相類(lèi)比。將電磁振蕩與簡(jiǎn)諧振動(dòng)、電磁波與機(jī)械波、電指振與振動(dòng)的共振相類(lèi)比。其優(yōu)點(diǎn)是利用已學(xué)過(guò)的知識(shí)去認(rèn)識(shí)有類(lèi)似特點(diǎn)或規(guī)律的未知抽象知識(shí)。 　　3．運(yùn)用形象思維 如：用電場(chǎng)線和等勢(shì)面描述電場(chǎng)的性質(zhì)，幫助理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)等抽象概念，用小磁針和磁感線描述磁場(chǎng)的性質(zhì)．用安培定則、左手定則描述相關(guān)物理量間的關(guān)系，提供判定某物理三的方向等。以達(dá)到由形象思維上升到抽象思維的境界。 　　4．運(yùn)用等效思想 如；借助等效電阻、等效電路簡(jiǎn)化電路，便于解題。 　　5．極端分析法 如：研究閉合電路兩端點(diǎn)的電壓即路端電壓、用電鍵的閉合和斷開(kāi)、變阻器滑片移至兩極端、使電路斷路和短路等都是運(yùn)用了極端分析的思想方法。 　　6．尋求守恒規(guī)律 如：電荷守恒定律。在純電阻電路中，電功等于電熱。法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律反映了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。在工C回路中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化。這實(shí)際上是能是守恒定律的具體體現(xiàn)。 　　7．運(yùn)用圖象法研究 如：在I－U坐標(biāo)息中畫(huà)出金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線來(lái)研究導(dǎo)體的電阻。在U-I坐標(biāo)系中畫(huà)出圖線來(lái)研究路端電壓隨電流的變化規(guī)律，并借助它測(cè)算ε和r。用正弦函數(shù)圖象描述正孩交流電、振蕩電流。 　　8．實(shí)驗(yàn)檢測(cè) 如：用驗(yàn)電器檢測(cè)物體上是否帶電、帶何種電、帶多少電，用靜電計(jì)檢測(cè)導(dǎo)體間的見(jiàn)勢(shì)差。用庫(kù)侖扭秤研究庫(kù)侖定律，用伏特計(jì)測(cè)電壓，用安培計(jì)測(cè)電流強(qiáng)度，用歐姆計(jì)測(cè)電阻等。 　　9．觀察和實(shí)驗(yàn) 觀察和實(shí)驗(yàn)是揭示物理規(guī)律的基本方法，物理規(guī)律依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。如：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁場(chǎng)，羅蘭實(shí)驗(yàn)證實(shí)了運(yùn)動(dòng)電荷能產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。用電子射線管檢驗(yàn)了運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的設(shè)想。法拉第的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)使他的“把磁轉(zhuǎn)變成電”的光輝思想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)．赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。還如：用示波器觀察波形，用萊頓瓶說(shuō)明電諧振等。 　　分頁(yè)：第[1] [2] [3][4] [5]頁(yè)、基本解題思路 　　解答電場(chǎng)和電路問(wèn)題的基本思路大致與解力學(xué)和熱學(xué)問(wèn)題相仿，下面擇其不同之處作些說(shuō)明： 　　1. 關(guān)于研究對(duì)象。電場(chǎng)中的研究對(duì)象往往是電場(chǎng)中的某一點(diǎn)或某一個(gè)電荷。電路的研究對(duì)象住在是某些元件(包括電源、用電器、電表等)或一段電路． 　　2．關(guān)于受力分析。由于電場(chǎng)的參與，要多考慮一個(gè)電場(chǎng)力(庫(kù)侖力)。 　　3．關(guān)于物理過(guò)程。電場(chǎng)中主要研究靜電平衡、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(平衡、加速、偏轉(zhuǎn))等．電路主要研究電路變化，如通過(guò)電鍵、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、變阻器變換電路的組成并引起了電路中各個(gè)量的變化。為了便于認(rèn)識(shí)電路，常常先要畫(huà)出簡(jiǎn)化的等效電路。 　　4. 關(guān)于狀態(tài)參量的分析。表征電場(chǎng)的狀態(tài)量主要有場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)能等，引起電場(chǎng)狀態(tài)量變化的是力、功等。表征電路的狀態(tài)量有電壓、電流等，引起電路狀態(tài)量變化的是電阻等。要抓住關(guān)鍵的物理量，如并聯(lián)電路中的電壓相等、串聯(lián)電路中的電流相等、變化電路中電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻不變、在全電路中能量守恒等． 　　解答磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)問(wèn)題的基本思路大致與前面的相仿，下面擇其不同之處作些說(shuō)明： 　　1．關(guān)于研究對(duì)象。四場(chǎng)中的研究對(duì)象往往是小磁針、帶電粒子、通電直導(dǎo)線、通電線圈、閉合回路等。還有如：變壓器、電磁波、振蕩電流等。 　　2．關(guān)于受力分析。由于磁場(chǎng)的參與，要多考慮一個(gè)磁場(chǎng)力(安培力、洛侖茲力)。 　　3．關(guān)于物理過(guò)程。磁場(chǎng)中主要研究：通電導(dǎo)體受力平衡和帶電粒子受到洛侖茲力而作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象，交流電和振蕩電流的正弦變化過(guò)程，電磁波的發(fā)射、傳播和接收過(guò)程等．一些問(wèn)題的物理過(guò)程往往是在三維空間進(jìn)行，為此，要善于發(fā)揮空間想象力，選擇恰當(dāng)?shù)钠矫嬉晥D(如以通電導(dǎo)線的橫截面作為受力面)將立體圖形轉(zhuǎn)化為平面圖形，畫(huà)出簡(jiǎn)明的物理過(guò)程示意圖。 　　4．關(guān)于狀態(tài)參量的分析。要抓住關(guān)鍵的物理量，如：磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)物體的力(由此涉及加速度、沖量等)和骼(由此涉及功、動(dòng)能、勢(shì)能)，電磁感應(yīng)中的磁通量變化率，交流電中的最大值(或有效值)和周期(或頻率)、傳播電磁波的頻率和波長(zhǎng)、振蕩電流的周期〔或頻率)等。 　　5．注重方向的分析與判斷。尤其是B的方向、安培力和洛侖茲力的方向、通電線因所受磁力矩后的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向等。 　　四、復(fù)習(xí)建議 　　1．通過(guò)對(duì)電磁學(xué)的復(fù)習(xí)，要求明確以電場(chǎng)和電路為主線的知識(shí)體系，深刻理解電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差和電壓、電容、電動(dòng)勢(shì)、電流強(qiáng)度、電阻、電功、電功率等重要概念，熟練掌握庫(kù)侖定律、電場(chǎng)力做功的規(guī)律、串并聯(lián)電路和串并聯(lián)電池的特點(diǎn)、歐姆定律、焦耳定律等重要規(guī)律。熟悉電流計(jì)、伏特計(jì)、安培計(jì)、歐姆計(jì)的測(cè)量原理和測(cè)量技能。要明確以電和進(jìn)相互轉(zhuǎn)變?yōu)橹骶€的知識(shí)體系，深刻理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流。自感系數(shù)、表征交流電的物理量(最大值和有效值、周期和頻率)、電磁振蕩、振蕩電流、電磁場(chǎng)、電磁波等重要概念．熟練掌握磁極間的作用、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、法拉第電磁感應(yīng)定律、幾個(gè)有關(guān)判定方向的定則(安培定則、右手定則、左手定則)、交流電的變化、變壓器、電磁振蕩、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論等重要規(guī)律。 　　2．把握知識(shí)的深廣度 　　應(yīng)用庫(kù)侖定律求解的題目難度不超過(guò)固定在一條直線上的三個(gè)電荷的相互作用。電場(chǎng)疊加問(wèn)題不要求計(jì)算不在一條直線上的電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。對(duì)電勢(shì)能不要求討論正電荷或負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中正負(fù)電荷的電勢(shì)能的正負(fù)問(wèn)題。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)只限于帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度的方向垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向情況．對(duì)平行板電容器不要求記住其電容公式并作定量計(jì)算。對(duì)直流電路計(jì)算不要求解含有反電動(dòng)勢(shì)的電路和有關(guān)電橋的問(wèn)題。計(jì)算安培力時(shí)只要求掌握I與B垂直的情況．計(jì)算洛舍茲力時(shí)只要求掌握v跟B垂直的情況，計(jì)算導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)只要求掌握l(shuí)垂直于B、v的簡(jiǎn)單情況，不要求用自感系數(shù)計(jì)算自感電動(dòng)勢(shì)。 　　3．要進(jìn)一步明確電磁學(xué)知識(shí)的整體結(jié)構(gòu) 　　對(duì)于電場(chǎng)，從力和能兩個(gè)角度研究分別得到了表征電場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)物理量：電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。對(duì)于電路，從研究穩(wěn)恒電流得到了以電源、電路、電表為體系的有關(guān)概念和規(guī)律。從電的系列看，由靜電(電場(chǎng))至動(dòng)電，而學(xué)過(guò)的動(dòng)電有：穩(wěn)恒電流、交流電、振蕩電流等．電流有三大效應(yīng)：熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)，本講涉及電流的磁效應(yīng)．電轉(zhuǎn)變?yōu)榇诺木唧w形式較多，但究其本質(zhì)是磁場(chǎng)起源于運(yùn)動(dòng)電荷。從磁的系列看，由磁轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷木唧w形式也很多，但究其本質(zhì)是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 　　4．要善于把握研究問(wèn)題的思想方法 　　研究力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的思想方法和解題思路有許多是相類(lèi)似的，只是具體的研究對(duì)象、物理過(guò)程、狀態(tài)參量有所不同而巳。 　　5．要善于從能量的觀點(diǎn)去揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì) 　　如；電場(chǎng)中電勢(shì)能和重力勢(shì)能、粒子動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)換，電路中電能、化學(xué)能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)電行產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的本質(zhì)依據(jù)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，電磁波傳播的本質(zhì)是傳播能量，電磁振蕩的本質(zhì)是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化和守恒等等，因此，在解題時(shí)須注意靈活運(yùn)用。www.hnhuibao.com