目录物理电磁选修 物理电磁题 高中物理电磁学知识点整理 电磁学对现代的意义 初中物理电磁
高中物理电磁学知识点归纳
1、电流的磁效应:
把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。
这说明不仅磁铁枝团能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
2、电流磁效应现象:
磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。
电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。
3、电磁感应发现的意义:
①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。
③电磁感应现象的发现,推动了经济和社会的发袭悄展,也体现了自然规律的和谐的对称美。
4、对电磁感应的理解:
电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的。
只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。
引起电流的原因概括为五类:
①猛禅橘 变化的电流。
② 变化的磁场。
③ 运动的恒定电流。
④ 运动的磁场。
⑤ 在磁场中运动的导体。
5、磁通量:
闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。
对磁通量Φ的说明:
虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。
6、产生感应电流的条件:
一是电路闭合。
二是磁通量变化。
7、楞次定律:
感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
8、楞次定律的理解:
① 感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。
② “阻碍”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感应电流的磁场只能“阻碍”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量还是要增加。
③定律本身并没有直接给定感应电流的方向,只是给定感应电流的磁场与原磁场间存在“阻碍”关系,要注意区分这两个磁场及其间的相互关系。
9、感应电动势:
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
10、反电动势:
定义:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势。
11、电磁感应规律的应用:
感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫感生电动势。
感生电动势在电路中的作用就是充当电源,其电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场。
导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势,由此可见,感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力,对电荷产生力的作用。
12、感生电场的应用:
电子感应加速器是应用感生电场对电子的作用来加速电子的一种装置,主要用于核反应研究。
13、 互感和自感:
互感现象:两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫做互感现象。
14、对互感的三点理解:
①互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
②互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路,变压器就是利用互感现象制成的。
③在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要求设法减小电路间的互感。
电磁学公禅带或式
1.库仑定律:F=kQq/r²
2.电场强度:E=F/q
3.点电荷电场强度:E=kQ/r²
4.匀强电场:E=U/d
5.电势能:E₁ =qφ
6.电势差:U₁ ₂=φ₁-φ₂
7.静电力做功:W₁₂=qU₁₂
8.电容定义式:C=Q/U
9.电容:C=εS/4πkd
10.带电粒子在匀强电场中的运动
11.加速匀强电场:1/2*mv² =qU
v² =2qU/m
12.偏转匀强电场:
13.运动时间行答:t=x/v₀
14.垂直加速度:a=qU/md
15.垂直位移:y=1/2*at₂ =1/2*(qU/md)*(x/v₀)²
16.偏转角:θ=v⊥/v₀=qUx/md(v₀)²
17.微观电流:I=nesv
18.电源非静电力做功:W=εq
19.欧姆定律:I=U/R
20.串联电路
21.电流:I₁ =I₂ =I₃ = ……
22.电压:U =U₁ +U₂ +U₃ + ……
23.并联电路
24.电压:U₁=U₂=U₃= ……
25.电流:I =I₁+I₂+I₃+ ……
26.电阻串联:R =R₁+R₂+R₃+ ……
27.电阻并联:1/R =1/R₁+1/R₂+1/R₃+ ……
28.焦耳定律:Q=I² Rt
P=I² R
P=U² /R
29.电功贺伍率:W=UIt
30.电功:P=UI
31.电阻定律:R=ρl/S
32.全电路欧姆定律:ε=I(R+r)
ε=U外+U内
33.安培力:F=ILBsinθ
34.磁通量:Φ=BS
35.电磁感应
36.感应电动势:E=nΔΦ/Δt
37.导线切割磁感线:ΔS=lvΔt
E=Blv*sinθ
38.感生电动势:E=LΔI/Δt
电磁学
1.定义:
①E和B:竖判
E=F/q0 单余肆改位:N/C =V/m
B=Fmax/qv;方向,雹缓小磁针指向(S→N);单位:特斯拉(T)=104高斯(G)
F=q(E+V×B)洛仑兹公式
电磁学是研究电、磁、二者相互作用现象,及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。
电磁学从原来互相独立的两门科学发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。
物理发展
电磁波的发现由于历史上的原因,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,而磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
和电磁学密切相关的学科是经典电动力学,两者在研究对象和内容上并没有原则的区别。一般说来,电磁学偏重于经典电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律,最后总结出麦克斯韦方程组。
而经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力(逻辑上相当于牛顿力学中牛顿的三个运动定律)为基础,研究宏观尺度下电磁场分布,电磁波的激发和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题。
库仑定律:F=kQq/r²
电场强度:E=F/q
点电荷电场强度:E=kQ/r²
匀强电场:E=U/d
电势能:E₁ =qφ
电势差:U₁ ₂=φ₁-φ₂
静电力做功:W₁₂=qU₁₂
电容定义式:C=Q/U
电容:C=εS/4πkd
带电粒子在匀强电场中的运动
加速匀强电场:1/2*mv² =qU
v² =2qU/m
偏转匀强电场:
运动时间:t=x/v₀
垂直加速度:a=qU/md
垂直位移:y=1/2*at₂ =1/2*(qU/md)*(x/v₀)²
偏转角:θ=v⊥/v₀=qUx/md(v₀)²
微观电流:I=nesv
电源非静电力做功:W=εq
欧姆定律:I=U/R
串联电路
电流:I₁ =I₂ =I₃ = ……
电压:U =U₁ +U₂ +U₃ + ……
并联电路
电压:U₁=U₂=U₃= ……
电流:I =I₁+I₂+I₃+ ……
电阻串联:R =R₁+R₂+R₃+ ……
电阻并联:1/R =1/R₁+1/R₂+1/R₃+ ……
焦耳定律:Q=I² Rt
P=I² R
P=U² /R
电功率:W=UIt
电功:P=UI
电阻定律:R=ρl/S
全电路欧姆定律:ε=I(R+r)
ε=U外+U内
安培力:F=ILBsinθ
磁通量:Φ=BS
电磁感应
感应电动势:E=nΔΦ/Δt
导线切割磁感线:ΔS=lvΔt
E=Blv*sinθ
感生电动势:E=LΔI/Δt
高轿脊郑中物理电磁学公式总整理
电子电量为 库仑(Coul),1Coul= 电子电量。
一、静电学
1.库仑定律,描述空间中两点电荷之间的电力
, ,
由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律 。
2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场
,
导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向,电力线越密集电场强度越大。
平行板间的电场
3.点电荷或均匀带电球体间之电位能 。本式以以无限远为零位面。
4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位 。
导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。
电位为零之处,电场未必等于零。电场为零之处,电位未必等于零。
均匀电场内,相距d之两点电位差 。故平行板间的电位差 。
5.电容 ,为储存电荷的组件,C越大,则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性,两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能, 。
a.球状导体的电容 ,本电容之另一极在无限远,带有电荷-q。
b.平行野稿板电容 。故欲加大电容之值,必须增大极板面积A,减少板间距离d,或改变板间的介电质使k变小。
二、电路学
1.理想电池两端电位差固定为 。实际电池可以简化为一理想电池串连内电阻r。实际电池在放电时,电池的输出电压 ,故输出之最大电流有限制,且输出电压之最大值等于电动势,发生在输出电流=0时。
实际电池在充电时,电池的输入电压 ,故输入电压必须大于电动势。
2.若一长度d的均匀导体两端电位差为 ,则其内部电场 。导线上没有电荷堆积,总带电量为零,故导线外部无电场。理想导线上无电位降,故内部电场等于0。
3.克希荷夫定律
a.节点定理:电路上任一点流入电流等于流出电流。
b.环路定理:电路上任意环路上总电位升等于总电位降。
三、静磁学
1.必欧-沙伐定律,描述长 的电线在 处所建立的磁场
, ,
磁场单位,MKS制为Tesla,CGS制为Gauss,1Tesla=10000Gauss,地表磁场约为0.5Gauss,从南极指向北极。
由必欧-沙伐定律经过演算可推出安培定律
2.重要磁场公式
无限长直导线磁场 长 之螺线管内之磁场
半径a的线圈在轴上x处产生的磁场
,在圆心处(x=0)产生的磁场为
3.长 之载流导线所受的磁力为 ,当 与B垂直时
两平行载流导线单位长度所受之力 。电流方向相同时,导线相吸;电流方向相反时,导线相斥。
4.电动机(马达)内的线圈所受到的力矩 , 。其中A为面积闭颂向量,大小为线圈面积,方向为线圈面的法向量,以电流方向搭配右手定则来决定。
5.带电质点在磁场中所受的磁力为 ,
a.若该质点初速与磁场B平行,则作等速度运动,轨迹为直线。
b.若该质点初速与磁场B垂直,则作等速率圆周运动,轨迹为圆。回转半径 ,周期 。
c.若该质点初速与磁场B夹角 ,该质点作螺线运动。与磁场平行的速度分量 大小与方向皆不改变,而与磁场平行的速度分量 大小不变但方向不停变化,呈等速率圆周运动。其中 ,回转半径 ,周期 ,与b.相同,螺距 。
速度选择器:让带电粒子通过磁场与电场垂直的空间,则其受力 ,当 时该粒子受力为零,作等速度运动。
质普仪的基本原理是利用速度选择器固定离子的速度,再将同素的离子打入均匀磁场中,量测其碰撞位置计算回转半径,求得离子质量。
6.磁场的高斯定律 ,即封闭曲面上的磁通量必为零,代表磁力线必封闭,无磁单极的存在。磁铁外的磁力线由N极出发,终于S极,磁铁内的磁力线由S极出发,终于N极。
四、感应电动势与电磁波
1.法拉地定律:感应电动势 。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。
感应电动势造成的感应电流之方向,会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。
2.长度 的导线以速度v前进切割磁力线时,导线两端两端的感应电动势 。若v、B、 互相垂直,则
3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法,也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势 ,最大感应电动势 。
变压器,用来改变交流电之电压,通以直流电时输出端无电位差。
,又理想变压器不会消耗能量,由能量守恒 ,故
4.十九世纪中马克士威整理电磁学,得到四大公式,分别为
a.电场的高斯定律
b.法拉地定律
c.磁场的高斯定律
d.安培定律
马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念,修正了安培定律,使得变动的电场会产生磁场。
e.马克士威修正后的安培定律为
a.、b.、c.和修正后的e.称为马克士威方程式,为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式,预测了电磁波的存在,且其传播速度 。
。十九世纪末,由赫兹发现了电磁波的存在。
劳仑兹力 。