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　　高中物理电学知识归纳_理化生_高中教育_教育专区。电场——恒定电流——磁场总结,知识梳理

　　高中物理电学知识归纳 一、静电场： 静电场：概念、规律特别多，注意理解及各规律的适用条件；电荷守恒定律，库仑定律 1.电荷守恒定律：元电荷 e ? 1.6 ?10 2.库仑定律： F ? K ?19 C 9 2 2 Qq r2 条件：真空中、点电荷；静电力常量 k=9×10 Nm /C 三个自由点电荷的平衡问题：“三点共线，两同夹异，两大夹小” 中间电荷量较小且靠近两边中电量较小的； q1q 2 ? q 2 q 3 ? q1q 3 常见电场的电场线分布熟记，特别是孤立正、负电荷,等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的 场强分布,电场线.力的特性(E)：只要有电荷存在周围就存在电场 ，电场中某位置场强： E? KQ U F （定义式） E ? 2 （真空点电荷） E ? r d q （匀强电场 E、d 共线.两点间的电势差：U、UAB：(有无下标的区别) 静电力做功 U 是(电能 ? 其它形式的能) 电动势 E 是(其它形式的能 ? 电能) U AB ? WA?B ? ? A - ? B ? Ed ＝－UBA＝－（UB－UA）与零势点选取无关) q 电场力功 W=qu=qEd=F 电 SE (与路径无关) 5.某点电势 ? 描述电场能的特性： ? ? WA?0 (相对零势点而言) q 理解电场线概念、特点；常见电场的电场线分布要求熟记， 特别是等量同种、异种电荷连线上及中垂线.等势面(线)的特点，处于静电平衡导体是个等势体,其表面是个等势面,导体外表面附近的电场 线垂直于导体表面(距导体远近不同的等势面的特点?)， 导体内部合场强为零,导体内部没有净电 荷,净电荷只分布于导体外表面；表面曲率大的地方等势面越密,E 越大,称为尖端放电。应用： 静电感应，静电屏蔽 7.电场概念题思路：电场力的方向 ? 电场力做功 ? 电势能的变化(这些问题是电学基础) 8.电容器的两种情况分析 始终与电源相连 U 不变；当 d 增 ? C 减 ? Q=CU 减 ? E=U/d 减 充电后断电源 q 不变:当 d 增 ? c 减 ? u=q/c 增 ? E=u/d= 9 带电粒子在电场中的运动 qU= 仅变 s 时，E 不变。 q/c 4?kq ? 不变,仅变 d 时,E 不变； d ?s qU L2 qU L 1 mv2；侧移 y= ，偏角 tgф = 2 2 2 mdv 0 mdv 0 2 ① 加速 W ? qu 加 ? qEd ? 1 mv 2 2 v? 2 qu 加 m ②偏转(类平抛)平行 E 方向：L=vot 1 2 qU 偏 L2 1 2 1 qE 2 1 qU 偏 2 U 偏 L t ? t ? ? 竖直： y ? at ? 2 2 2 m 2 md 4dU 加 2mv 0 tg ? = U L V? at ? ? 偏 (θ 为速度方向与水平方向夹角) V0 V0 2dU加 Vy =at 速度：Vx=V0 tg? ? vy vo ? 1 2 gt vo （ ? 为速度与水平方向夹角） 位移：Sx= V0 t 2 Sy = 1 2 at tg? ? gt 2 vo t ? gt 2v o （ ? 为位移与水平方向的夹角） ③圆周运动 ④在周期性变化电场作用下的运动 结论： ①不论带电粒子的 m、q 如何，在同一电场中由静止加速后，再进入同一偏转电场，它们飞 出时的侧移和偏转角是相同的(即它们的运动轨迹相同) ②出场速度的反向延长线跟入射速度相交于 O 点，粒子好象从中心点射出一样 ( 即 b? y L ? ) tan ? 2 证： tg? ? vy vo ? gt vo tg? ? 1 2 gt 2 gt ? vo t 2v o tg? ? 2tg? ( ?? 的含义?) 二、恒定电流： I= q (定义) t I=nesv(微观) I= u u L R= (定义) 电阻定律：R= ? (决定) R I S 部分电路欧姆定律： I ? 路端电压： U R ?U=IR ? R ? 输出功率： U I 闭合电路欧姆定律：I = ε R?r U = ? －I r= IR 2 P r ?I r P 出 = Iε －I 2 r = I 2 R 电源热功率： 电源效率： ? ? P出 P总 = U R =R+r ε 电功： W＝QU＝UIt＝I2Rt＝U2t/R 电功率 P=＝W/t =UI＝U2/R＝I2R 电热：Q＝I2Rt U2 U2 对于纯电阻电路： W=IUt= I Rt ? t P=IU = I 2 R ? R R 2 对于非纯电阻电路： W=IUt ? I Rt 2 P=IU? I r 2 E=I(R+r)=u 外+u 内=u 外+Ir P 电源=uIt= +E 其它 P 电源=IE=I U +I2Rt 单位：J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev 电路中串并联的特点和规律应相当熟悉 2 1、联电路和并联电路的特点（见下表） ： 串联电路 两个基 本特点 三个重 要性质 电压 电流 电阻 U=U1+U2+U3+?? I=I1=I2=I3=?? R=R1+R2+R3+?? 并联电路 U=U1=U2=U3=?? I=I1+I2+I3+?? 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+?? 1 1 1 ? ? R R1 R2 电压 功率 U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=??=I P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=??=I 2 R= R1 R 2 R1 ? R 2 2 IR=I1R1=I2R2=I3R3=??=U PR=P1R1=P2R2=P3R3=??=U 2、记住结论： ①并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻； ②当电路中的任何一个电阻的阻值增大时，电路的总电阻增大，反之则减小。 3、电路简化原则和方法 ①原则：a、无电流的支路除去；b、电势相等的各点合并；c、理想导线可任意长短；d、 理想电流表电阻为零，理想电压表电阻为无穷大；e、电压稳定时电容器可认为断路 ②方法：a、电流分支法：先将各节点用字母标上，判定各支路元件的电流方向（若无 电流可假设在总电路两端加上电压后判定） ，按电流流向，自左向右将各元件，结点，分支 逐一画出，加工整理即可；b、等势点排列法：标出节点字母，判断出各结点电势的高低（电 路无电压时可先假设在总电路两端加上电压） ，将各节点按电势高低自左向右排列，再将各 节点间的支路画出，然后加工整理即可。注意以上两种方法应结合使用。 4、滑动变阻器的几种连接方式 a、限流连接：如图，变阻器与负载元件串联，电路中总电压为 U，此时负载 Rx 的电压 调节范围红为 URx ~ U ，其中 Rp 起分压作用，一般称为限流电阻，滑线变阻器的连 Rx ? R p 接称为限流连接。 b 、分压连接：如图，变阻器一部分与负载并联，当滑片滑动时，两部分电阻丝的长度 发生变化，对应电阻也发生变化，根据串联电阻的分压原理，其中 UAP= R AP U ，当 R AP ? RPB 滑片 P 自 A 端向 B 端滑动时，负载上的电压范围为 0~U，显然比限流时调节范围大，R 起分 压作用，滑动变阻器称为分压器，此连接方式为分压连接。 一般说来，当滑动变阻器的阻值范围比用电器的电阻小得多时，做分压器使用好；反之 做限流器使用好。 5、含电容器的电路：分析此问题的关键是找出稳定后，电容器两端的电压。 6、电路故障分析：电路不能正常工作，就是发生了故障，要求掌握断路、短路造成的 故障分析。 路端电压随电流的变化图线中注意坐标原点是否都从零开始 电路动态变化分析(高考的热点)各灯、表的变化情况 1 程序法:局部变化 ? R 总 ? I 总 ? 先讨论电路中不变部分(如:r) ? 最后讨论变化部分 局部变化 R i ?? R 总 ?? I总 ?? U内 ?? U露 ? ? 再讨论其它 3 2 直观法: ①任一个 R 增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压 UR 增加.(本身电流、电压) ②任一个 R 增必引起与之并联支路电流 I 并增加； 与之串联支路电压 U 串减小 （称串反并同 法） ?I ? ?I ? 局部 R i ?? ? i ? 与之串、 并联的电阻? 并 ?u i ? ?U 串 ? 当 R=r 时，电源输出功率最大为 Pmax=E2/4r 而效率只有 50%， 路端电压跟负载的关系 (1)路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压，通常叫做路端电压。 (2)路端电压跟负载的关系 当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。 E 定性分析：R↑→I(＝ )↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑ R＋r E R↓→I(＝ )↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓ R＋r 特例： ∞ 外电路断路：R↑→I↓→Ir↓→U＝E。 E 外电路短路：R↓→I(＝ r )↑→Ir(＝E)↑→U＝0。 0 0 0 U E U r＝0 U 内＝I1r U＝I1R O I 图象描述：路端电压 U 与电流 I 的关系图象是一条向下倾斜的直线。U—I 图象如图所示。 直线与纵轴的交点表示电源的电动势 E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻。 闭合电路中的功率 (1)闭合电路中的能量转化 qE＝qU 外＋qU 内 在某段时间内，电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。 电源的电动势又可理解为在电源内部移送 1C 电量时，电源提供的电能。 (2)闭合电路中的功率：EI＝U 外 I＋U 内 I ? EI＝I2R＋I2r 说明电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一部分消耗 在内阻上,转化为内能。 E2 (3)电源提供的电功率：又称之为电源的总功率。P＝EI＝ R＋r R↑→P↓，R→∞时，P＝0。 E2 R↓→P↑，R→0 时，Pm＝ r 。 (4)外电路消耗的电功率：又称之为电源的输出功率。P＝U 外 I E RE 定性分析：I＝ U 外＝E－Ir＝ R＋r R＋r 从这两个式子可知，R 很大或 R 很小时，电源的输出功率均不是最大。 RE2 E2 E2 定量分析：P 外＝U 外 I＝ (当 R＝r 时,电源的输出功率为最大，P 外 max＝4r) 2＝ 2 (R＋r) (R－r) R ＋4r U P 2 R＝r E E 图象表述： 4r E/2 R O I E/2r E/r O R rR 1 2 4 从 P－R 图象中可知，当电源的输出功率小于最大输出功率时，对应有两个外电阻 R1、 R2 时电源的输出功率相等。可以证明，R1、R2 和 r 必须满足：r＝ R1R2。 (5)内电路消耗的电功率：是指电源内电阻发热的功率。 rE2 P 内＝U 内 I＝ R↑→P 内↓，R↓→P 内↑。 (R＋r)2 P外 R (6)电源的效率：电源的输出功率与总功率的比值。η ＝ P ＝ R＋r 当外电阻 R 越大时，电源的效率越高。当电源的输出功率最大时，η ＝50%。 电学实验 ---测电动势和内阻 (1)直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压 U 为电动势 E ;U=E (2)通用方法：AV 法测要考虑表本身的电阻,有内外接法； ①单一组数据计算，误差较大 ②应该测出多组(u，I)值，最后算出平均值 ③作图法处理数据， (u， I)值列表， 在 u--I 图中描点， 最后由 u--I 图线求出较精确的 E 和 r。 (3)特殊方法 （一）即计算法：画出各种电路图 E ? I1 (R1 ? r) I I (R - R ) E? 1 2 1 2 E ? I 2 (R 2 ? r) I2 - I1 E ? u 1 ? I1 r E ? u 2 ? I2r u1 r R1 u E ? u2 ? 2 r R2 E ? u1 ? r? I 1 R 1 - I 2 R 2 (一个电流表和两个定值电阻) I 2 - I1 (一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器) E? I1u 2 - I 2 u1 I1 - I 2 r? u 2 - u1 I1 - I 2 r? E? u 1u 2 (R1 - R 2 ) u 2 R 1 - u 1R 2 (u1 - u 2 )R1R 2 (一个电压表和两个定值电阻) u 2 R 1 - u 1R 2 （二）测电源电动势ε 和内阻 r 有甲、乙两种接法，如图 甲法中所测得ε 和 r 都比真实值小，ε /r 测=ε 测/r 真； 乙法中，ε 测=ε 真，且 r 测= r+rA。 （三）电源电动势ε 也可用两阻值不同的电压表 A、B 测定，单独使用 A 表 时，读数是 UA，单独使用 B 表时，读数是 UB，用 A、B 两表测量时，读数是 U，则ε =UAUB/（UA －U） 。 电阻的测量 AV 法测：要考虑表本身的电阻,有内外接法；多组(u，I)值，列表由 u--I 图线求。怎样用 作图法处理数据 欧姆表测：测量原理 两表笔短接后,调节 Ro 使电表指针满偏，得 接入被测电阻 Rx 后通过电表的电流为 Ig＝E/(r+Rg+Ro) Ix＝E/(r+Rg+Ro+Rx)＝E/(R 中+Rx) 由于 Ix 与 Rx 对应，因此可指示被测电阻大小 使用方法:机械调零、选择量程(大到小)、欧姆调零、测量读数时注意挡位(即倍率)、拨 off 挡。 注意:测量电阻时， 要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。 5 电桥法测： R RR R1 ? 3 ?R? 2 3 R2 R X R1 G R2 S2 R1 R1 S1 S V 半偏法测表电阻： 断 s2,调 R1 使表满偏; 闭 s2,调 R2 使表半偏.则 R 表=R2； R2 一、测量电路( 内、外接法 ) 记忆决调 “内”字里面有一个“大”字 类型 电路图 V A R 测与 R 真比较 R 测= 条件 计算比较法 己知 Rv、RA 及 Rx 大致值时 内 R 大 V UR ? UA =RX+RA RX I R x ? R v ?R A 适于测大电阻 Rx R A R v A R 测= 外 R 小 RxRv U R x ? R A ?R v Rx ? Iv ? IR R x ? R v 适于测小电阻 RX R A R v 当 Rv、RA 及 Rx 末知时，采用实验判断法： 动端与 a 接时(I1；u1) ，I 有较大变化（即 u1 - u 2 ? I1 - I2 ）说明 v 有较大电流通过，采用 u1 I1 内接法 动端与 c 接时(I2；u2) ，u 有较大变化（即 u1 - u 2 ? I1 - I2 ）说明 A 有较强的分压作用，采 u1 I1 用内接法 测量电路( 内、外接法 )选择方法有（三） ①Rx 与 Rv、RA 粗略比较 ② 计算比较法 Rx 与 R A R v 比较 ③当 Rv、RA 及 Rx 末知时，采用实验判断法： 二、供电电路( 限流式、调压式 ) 电路图 电压变化范围 电流变化范围 优势 选择方法 限流 R E E ～ E ～E Rx ? R滑 Rx ? R滑 R x Rx 比较小、R 滑 比较大， 电路简单 R 滑全n 倍的 Rx 附加功耗小 通电前调到最大 电压变化范围 大 Rx 比较大、R 滑 比较小 要求电压 R 滑全Rx/2 从 0 开始变化 通电前调到最小 0～ 调压 0～E E Rx 以“供电电路”来控制“测量电路” ：采用以小控大的原则 电路由测量电路和供电电路两部分组成,其组合以减小误差,调整处理数据两方便 R 滑不唯一：实难要求 ? 确定控制电路 ? R 滑 R 滑唯一：比较 R 滑与 Rx 确定 控制电路 ? 实难要求： RxR 滑10 Rx ? 限流方式 ①负载两端电压变化范围大。 ②负载两端电压要求从 0 开始变化。 6 RX ? 10 R 滑 ? R x ? 分压接法 R 滑≈Rx 两种均可，从节能角度选限流 三、选实验试材(仪表)和电路, 按题设实验要求组装电路,画出电路图,能把实物接成实验电路,精心按排操作步骤,过程中 需要测?物理量,结果表达式中各符号的含义. (1)选量程的原则：测 u I,指针超过 1/2，测电阻刻度应在中心附近. (2)方法: 先画电路图,各元件的连接方式(先串再并的连线顺序) 明确表的量程,画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填, 先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联无件并上. (3)注意事项：表的量程选对,正负极不能接错；导线应接在接线柱上,且不能分叉；不能用 铅笔画 用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。 (4)实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路(供电电路). 对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安 法四部分依次串联起来即可 ( 注意电表的正负接线柱和量程 , 滑动变阻器应调到阻值最大 处)。 对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后 在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头， 比较该接头和滑动触头两点的电势高低， 根据 伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。 ③电表量程较小而电源电动势较大。高中电学 有以上 3 种要求都采用调压供电。 无特殊要求都采用限流供电 实物连线的总 阻器的下两个 键的两端） 画出电路图→连滑动变阻器→ 思路 分压 （滑动变 接线柱一定连在电源和电 限流（一般连上一接线柱和下一接线柱） （两种情况合上电键前都要注意滑片的正确位 电表的正负接线柱 →连接总回路： 总开关一定接在干路中 导线不能交叉 微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。 采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。 (1)改为 V 表：串联电阻分压原理 ug Rg ? u - ug R ?R ?( u - ug ug )R ? (n - 1)Rg (n 为量程的扩大倍数) (2)改为 A 表：串联电阻分流原理 7 Ig R g ? (I - Ig )R ? R ? (3)改为欧姆表的原理 Ig I - Ig Rg ? 1 Rg n -1 (n 为量程的扩大倍数) 两表笔短接后,调节 Ro 使电表指针满偏，得 接入被测电阻 Rx 后通过电表的电流为 Ig＝E/(r+Rg+Ro) Ix＝E/(r+Rg+Ro+Rx)＝E/(R 中+Rx) 由于 Ix 与 Rx 对应，因此可指示被测电阻大小 四、磁场 基本特性,来源, 方向(小磁针静止时极的指向,磁感线的切线方向,外部(N ? S)内部 (S ?N)组成闭合曲线 要熟悉五种典型磁场的磁感线空间分布（正确分析解答问题的关 健） 脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念；会从不同的角度看、画、识 各种磁 感线分布图 能够将磁感线分布的立体、空间图转化成不同方向的平面图（正视、符视、侧视、剖视图） 安培右手定则：电产生磁 安培分子电流假说，磁产生的实质(磁现象电本质)奥斯特和罗兰 实验 安培左手定则(与力有关) 磁通量概念一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”且是双向 标量 F 安=B I L 推导 f 洛=q B v 建立电流的微观图景(物理模型) ? 从安培力 F=ILBsinθ 和 I=neSv 推出 f=qvBsinθ 。 典型的比值定义 (E= w a ?b W Q F I F ? A ? A?0 ) ( R= u R= ? L ) (C= Q E=k 2 ) (B= B=k 2 ) (u= q q I S IL u r r q ?s ) 4? k d C= 磁感强度 B：由这些公式写出 B 单位，单位 ? 公式 B= ? F ; B= S IL ; E=BLv ? B= E I ； B=k 2 （直导体） ；B= ? NI（螺线管） Lv r ; v2 mv mv qBv = m ? R= ? B= R qB qR 电学中的三个力：F 电=q E =q E u qBv ? qE ? B ? ? d ? v v dv f 洛= q B v u u d F 安=B I L 注意：①、B⊥L 时，f 洛最大，f 洛= q B v （f 、 B 、 v 三者方向两两垂直且力 f 方向时刻与速度 v 垂直）? 导致粒子做匀速圆周运动。 ②、高中电学B v 时，f 洛=0 ? 做匀速直线运动。 ③、B 与 v 成夹角时， （带电粒子沿一般方向射入磁场） ， 可把 v 分解为（垂直 B 分量 v⊥，此方向匀速圆周运动；平行 B 分量 v ，此方向匀速直线 动。 ） ?合运动为等距螺旋线运动。 带电粒子在磁场中圆周运动（关健是画出运动轨迹图,画图应规范） 。 2 规律： qBv ? m v ? R ? mv (不能直接用) R qB T? 2?R 2?m ? v qB 1、 找圆心： ①(圆心的确定)因 f 洛一定指向圆心， f 洛⊥v 任意两个 f 洛方向的指向交点为圆心； ②任意一弦的中垂线一定过圆心； ③两速度方向夹角的角平分线、 求半径(两个方面)：①物理规律 qBv ? m v ? R ? mv R qB 2 ②由轨迹图得出几何关系方程 程 ) ( 解题时应突出这两条方 几何关系：速度的偏向角 ? =偏转圆弧所对应的圆心角(回旋角) ? =2 倍的弦切角 ? 相对的弦切角相等， 相邻弦切角互补 由轨迹画及几何关系式列出： 关于半径的几何关系 式去求。 3、求粒子的运动时间：偏向角（圆心角、回旋角） ? =2 倍的弦切角 ? ，即 ? =2 ? t? 圆心角 (回旋角 ) 2? (或 360 ) 0 ×T 4、圆周运动有关的对称规律：特别注意在文字中隐含着的临界条件 a、 从同一边界射入的粒子，高中电学 又从同一边界射出时， 速度与边界的夹角相等。 b、在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，一定沿径向射出。 注意：均匀辐射状的匀强磁场，圆形磁场，及周期性变化的磁场。 9

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