内容正文:
23.秋季复习-知识汇编
电荷
电荷
1.定义:
带电的粒子我们叫电荷,自然界中存在两种电荷;丝绸摩擦过的玻璃棒带 ;毛皮摩擦过的橡胶
棒带 .
2.性质:
同种电荷相互 ,异种电荷相互 ;
3.电荷量:
物质所带电荷的多少叫做电荷量,单位是库仑,用字母 表示,单位为C;电荷量的正负不参与大小
比较;
4.元电荷:
物质所带电荷的最小值叫 ,一个电子或质子所带的电荷量为 ,用字母 表示,其大
小由美国物理学家密立根通过油滴实验测出,为 ,质子、电子本身 元电荷,所有
带电物体所带电量一定是元电荷的 ,不是任意的.
5.比荷:
又称荷质比,即
三种起电方式
1.三种起电方式比较:
名称 摩擦起电 接触起电 感应起电
现象 与丝绸摩擦过的玻璃棒
带 ;与毛皮摩擦的
橡胶棒带 .
带电物体与不带电的物体接
触,使不带电物体带电的现
象.(验电器和带电体接触)
当一个带电体靠近导体时,使导体靠
近带电体的一端带与 的电
荷,远离带电体的一端 电荷.
一、
(一)
(二)
结果
带 电荷 带 电荷 带 电荷
原因 当两个物体相互摩擦
时,一些束缚得不紧的
电子从一个物体转移到
另一个物体,失去电子
的物体带正电,得到电
子的物体带负电.
电荷间相互吸引或排斥,使导
体中的自由电荷发生转移.
当导体靠近验电器时,由于电荷间的
吸引、排斥作用,电荷的转移,使验
电器两端带上等量异种电荷.
实质 电子在 的转移
2.电荷守恒定律:
无论何种方式使物体带电,都是微观带电粒子的转移,电荷既不会 ,也不能 ,电荷只
能从一个物体 到另一个物体,或者从物体的一部分 到另一部分,在转移过程中,电荷的总
量 ,这就是电荷守恒定律,即一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和 .
库仑定律
点电荷
1.概念:
任何物体都有形状和大小,所带电的电荷也不会集中于一点,当带电体之间的距离比它们自身大小大
很多,以至于带电体的 对它们之间作用力的影响可以忽略不计时,这样的
带电体可以看作一个点,叫做 .
2.理解:
①点电荷是只有 ,没有 的理想化模型,类似于力学中的 ,实际上并不
存在
二、
(三)
②一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定.
3.与质点比较:
①质点:我们不研究各点的运动差异,只关注整体的运动, 的影响可以忽略不计。大小
形状不能忽略,但各点运动情况是一样的,也可以看成质点.
②点电荷: , 和 对它们之间作用力的影响可以忽略不计
库仑定律
1.内容:
真空中的两个静止点电荷之间的作用力与它们两电荷量的乘积成 ,跟它们间的距离的平方成
,作用力的方向在它们的连线上;
2.公式:
, 叫库仑力(或静电力或电场力). 可以是 ,也可以是 ;
3.静电力常量:
是静电力常量, ,它不是由库仑测出来,是麦克斯韦通过相关理论计算得来。
4.适用条件:
库仑定律并不是所有情况下都可以用的,必须要满足一定的条件: 、 、 。
5.理解:
①两点电荷之间的库仑力是相互的,满足牛顿第三定律,无论两者带电荷量是多少,相互之间的库仑
力总是 ,且该作用力不会受到其他点电荷引入而发生改变.
②当 时,两带电体不能看成点电荷,所以当 , 的说法是
③电荷量Q代入公式计算时应是 代入计算
④点电荷在空气中发生相互作用,也可以用库仑定律来处理。
⑤对于均匀带电的绝缘球体,可等效视为电荷集中在球心, 为 的距离。
⑥在两个带电金属球距离不大时,不能认为等效电荷集中在球心而使用库仑定律(同种电性计算结果
,异种电性计算结果 )
电场与电场强度
电场
(四)
三、
(五)
1.定义:
电场是在 周围存在的一种物质,它是传递电荷间相互作用的.这一概念由
提出。电场是 的一种特殊物质,并非由分子、原子组成.
2.基本性质:
对放入其中的电荷有力的作用,此力称为电场力.电荷间的相互作用是通过 发生的.
电场强度
1.试探电荷:
①定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,又叫检验电荷
②要求:点电荷
2.场源电荷:
的电荷
3.电场强度:
①定义:放入电场中某一点的电荷受到的 跟 的比值叫做该点的电场强度。
②定义式: ,单位: 。
③系统性:在电场中到的同一个点,力的大小与试探电荷之比是恒定的,即 与 ,
属于 的一种性质。
④物理意义:电荷在电场中某处之所以受到电场力作用,是因为该处有电场强度,即电场强度是描述
性质。
⑤矢量性:规定电场中某点的场强方向跟 在该点受到的力的方向 ;跟
在电场中受到的力的方向跟该点的场强方向 。比较场强的时候要注意
、
点电荷的电场强度
1.公式:
,其中 是 的电荷量. 与 ,该公式可以判断场强的大
小, 考虑Q的正负,因为场强E的正负 大小。
2.方向:
正点电荷的电场,场强沿 的方向;负点电荷的电场,场强沿 的方向.
、
(六)
(七)
点电荷场强叠加
由于场强是矢量,叠加的本质是矢量叠加,所以应用 定则求解,如图所示. 点的电
场强度 等于 在该点产生的电场强度 与 在该点产生的电场强度 的矢量和.
非点电荷叠加
非点电荷场强的叠加一般方法有 、 、 、 等
电场线
电场线
1.定义:
为了形象地描述电场的大小、方向而引入的 曲线.(不是电荷的运动轨迹)
2.性质:
①电场线是人为画出的,实际上 存在.
②电场线从 出发到 终止,任两条电场线不 、不 、不
.
③电场线上各点的 方向与该点处的场强方向相同.
④电场线越密的地方,电场强度越 ;越稀的地方,电场强度越 .
3.匀强电场:
①定义:电场中各点的场强大小和方向都 的电场叫匀强电场.
②特点:匀强电场中的电场线是 的直线.电荷在匀强电场中受到的电场力的大小和
方向都不变,即受到的电场力是 ,若只受电场力,电荷在匀强电场中将做 运动,轨
迹是 或者 .
(八)
(九)
四、
(十)
电场力
1.由电场强度的定义式 ,可导出电场力 . ,电场线越密,电场力 ,若电
荷仅受电场力,则
2.电场力是性质力,与重力、弹力、摩擦力一样,遵循 .
3.电场力是由 共同决定的,而场强是由 决定的.
电场力做功与电势能
电场力做功特点
(1)重力与电场力做功的比较
物体在重力场中运动 电荷在电场中运动
(1)物体由 到 重力做了多少功? (1)电荷 由 到 电场力做了多少功?
(2)物体动能增加了多少? (2)电荷动能增加了多少?
(3)物体动能由何种能量转化而来? (3)物体动能由何种能量转化而来?
(十一)
五、
(十二)
(2)电场力做功特点
在匀强电场中,将一点电荷从 点移到 点,如图所示,设 、 两点沿场强方向相距为 ,现将 分别沿三
条不同的路径由 移到 .可以证明电场力做的功 .即与重力做功类似,可以得到结论电场力
做功 无关,只与 有关.
电势能
(1)定义
电荷受电场力作用,具有 的本领,说明它具有能量,电场力做功由 决定,能量也由
决定,与重力势能类似,这个能量叫做 ,简称 ,用 表示,电势能是标量.
(2)电场力做功与电势能变化的关系: ;
(3)电势能的确定:电势能的数值是 的,与 有关.若将无穷远的电势能定为
,则电荷在电场中某点的电势能的大小就等于 电场力所做的功:
;
(4)电势能的特点:
①电势能是 与 共有的;
②电场力做功一定伴随 变化,电场力做 ,电势能减小,电场力做 ,电势能增大;
③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为 ,或把电荷在大的表面上的电势能规定为 (比如:
一般规定大地上电势能是 ).
电势与电势能
电势概念及特点
(1)定义
①概念:电荷在电场中某一点的 与它的 的比值,定义式为 ;单位:伏特(
, );
(十三)
六、
(十四)
②电势的标矢性:是 , ;
③电势高低的判断: ;
④电势的相对性:电势是 的,某点的电势跟 有关,只有确定了某点的电势为零
后,才能确定其他点的电势,电势描述了电场 的性质,与 无关。
(2)电势与电势能的区别
电势 电势能
物理意义 描述 的性质 电荷在 中具有的能量
相关因素 只与 有关 与 都有关系
大小 沿着 逐渐降低 同一电场中,在固定的两点间移动电性相反的
电荷,电荷电势能的变化是 的
(3)电势能的大小比较:
①场源电荷判断法:离场源正电荷越近,正试探电荷的电势能越 ,负试探电荷的电势能越 ;离
负场源电荷越近,正试探电荷的电势能越 ,负试探电荷的电势能越 .
②电场线法:沿着电场线方向运动,正电荷的电势能逐渐 ,负电荷的电势能逐渐 .
③做功判断法:电场力做正功,电势能 ;电场力做负功,电势能 .
④能量守恒判断法:在仅有电场力做功时,由于只有 和 的相互转化,故动能增大时,电
势能 ;动能减小时,电势能 .
⑤公式法:根据 判断,要注意 与 的正负.
(4)电势的大小比较:
①电场线法:沿电场线方向,电势 .
②根据场源电荷:取无穷远处电势为 ,那么在正电荷产生的电场中,电势均为 ,越靠近正电荷,电
势越 ;反之亦然.
③公式法: ,只适用于 ,要注意 的正负,注意,电势差为 ,若空间中有多个
点电荷,要算某点电势时应满足 运算.
电势差(十五)
(1)电势差的概念
①定义:规定 、 两点的电势之差 为 、 两点电势差(也叫电压): ;
②单位:伏特( , );
③电势差是标量,但有 , , ,显然 ;
④两点之间的电势差与两点在电场中的位置有关,与零势能面的选择 .
(2)静电力做功与电势差的关系
将电荷 从 点移动到 点,静电力做功
即 或 .
注意:①计算时将 带上进行运算,通过结果值的 判断其性质(电势高低、做功正负以及
电荷正负);
②公式 适用于 ;
③电势差 只和电场本身有关,与 和 均 .
电势差与电场强度的关系
(1)关系以及公式:匀强电场中,两点间的电势差等于 与这两点 的乘
积;公式: .
(2)公式 的理解及应用
①理解:公式 中 必须是沿 的距离,如果电场中两点的连线不沿场强方向, 的取值
应为两点连线在场强方向的
②应用:公式 仅适用于 中的计算,在非匀强电场中不能用来计算,但利用改公式可
定性判断非匀强电场中两点间 的大小
(十六)
(3)电场强度的另一种描述
①表述:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的 与两点 的比值.
②公式: .
③单位:伏(特)每米( ),且 .
④大小:场强 的大小描述了沿电场线方向 的快慢,在数值上等于沿电场线方向每单位(
)距离上降低的电势.
⑤方向:电场强度的方向就是电势降低 的方向.只有沿场强方向,在单位长度上的电势差
,也就是说电势降低最快的方向为 的方向.
等势面概念
(1)基本概念:电场中 构成的面叫等势面,等势面和电场线一样,也是为了描述电场
性质而 的面,实际上是不存在的;
(2)两种等势面
①等差等势面:特点是两个等势面的电势之差相等,如下图,相邻等势面电势差为 ,已知从左到
右场强 ,若要保证相邻等势面电势差相等,那么从左到右等势面间距就应 ,可
得电场线越密集的地方,等差等势面也 ;同理,若等差等势面越密集,也可判断场强 。
②等距等势面:特点是等势面之间距离相等,但等势面之间电势差 ,取决于电场的分布,如
下图为非匀强电场,相邻等势面之间的电势差由左到右逐渐 ;若电场为匀强电场,那么等距等势面
之间电势差 。
(十七)
(3)等势面性质
①等势面上各点电势相等,在同一等势面上移动电荷时,静电力 ;
②等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向 ;
③电场线总是由电势 的等势面指向电势 的等势面,两个不同的等势面永远不会相交;
④电场线越密的地方, 等势面越 。等. 差.
静电防止与利用
静电感应与静电平衡
1.静电平衡状态
如图所示,金属导体中自由电子受到导体周围电场( )的电场力作用后向左移动,在右侧出现多
余的正电荷,导体两侧正负电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场( ).因与原来的电场方向
相反,叠加的结果是使合场强逐渐减弱,直至导体内部各点的 时为止.
于是导体内部的 ,我们就说导体达到了静电平衡状态.如图丙所示.
2.静电平衡状态下导体的特点
①导体内部场强 ;
②导体是等势体;
③导体表面是等势面;
④导体所带电荷分布在 .
外
感
七、
(十八)
⑤导体表面场强方向 导体表面
⑥原本不带电的导体,达到静电平衡时导体内部没有净电荷(内部依然有等量正负电荷),净电荷只
分布在导体 .整个导体不带电,净电荷在导体表面的分布往往是 ,越尖锐的
地方,净电荷分布的 ,外部附近的场强也 ,凹陷的位置几乎 .
⑦当小球通过导线分别与带电空腔连接时,不管怎样连接,其实连接后小球和带电空腔就已成为一个
整体,小球成为了整体的外部,故小球 .若小球与空腔内壁接触,则小球
静电利用与防止
1.利用:静电 、静电 、静电
2.防止:避雷针、高压设备中的导体表面尽量光滑
静电屏蔽
1.导体外部的电场不影响导体内部:给导体施加一个
2.接地导体的内部电场不影响导体外部:给导体施加一个 ,且
电容器
电容器和电容
1.电容器:
两个彼此绝缘又相互靠近的导体所构成的系统叫电容器,它是一种容纳电荷量的装置.其中平行板电
容器是最简单的电容器,电学原件符号为” “
(十九)
(二十)
八、
(二十一)
2.电容:
电容器所带电荷量 与两导体间的电势差 之比叫做电容,它是电容器容纳电荷本领大小的物理
量。在平行板电容器中 是指一个极板上所带电荷量, 是指两板间的电势差。
3.定义式:
;单位法拉,简称法,符号 , ,常用单位:
;
此公式适用于任何电容器.对于一个电容器来说,其电容是确定的,和电容器 无关.
4.决定式:
, 为相对介电常数; 为极板的正对面积; 为极板间的距离, 为静电力常量,此
公式只适用于平行板电容器。
5.电容器的充、放电:
如图所示连接电路,其中 表示电容器、K是一个单刀双掷开关。
①电容器的充电
当开关接1时,试分析电容器的带电情况:
A极板会带 电,B极板会带 电;
电路中自由电子的移动方向是: ;电路中电流方向是: ;
充电时,电流表示数如何变化: 。
②电容器的放电
当开关由1拨到2时,试分析电容器的带电情况:
电路中自由电子的移动方向是: ;电路中电流方向是: ;
放电时,电流表示数如何变化: 。
6.特殊电容器——静电计
①结构:
金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极,金属外壳也相当于一个电极,它们之间是绝缘的。
其电容的大小可近似认为不变。
②性质:
指针张角大小与静电计两极间的电势差的大小有关(张角 ,电势差 )。
③原理:
根据 ,由于静电计电容保持不变,故静电计两极间的电势差 与其带电量 成 ,
, ,指针所受电场力 ,指针张角因此就 。
电容器动态分析
1.充电后断开电键 ,电荷量( )保持不变:
根据 , , ,由 ,有 .
2.充电后保持电键 闭合,电压( )保持不变:
根据 , , ,由 ,有 .
3.极板接地问题:
确定某一接地极板的电势为零,选不动的极板用 计算电场中某点的电势以及判断其变
化,进一步判断电场中任意两点间的电势差, ,由 确定点电荷在该点的
电势能的变化。
4.含二极管问题:
核心点是先判断出二极管是允许电容器
带电粒子在电场中的运动
加速电场
(二十二)
九、
(二十三)
恒定电场:当两极板所加电压不变,即匀强电场保持恒定不变时,同时由于电荷电性不同,运动方向与场
强方向不同,加速度与速度方向可能 也可能 ,那么带电粒子要么一直做
,要么一直做 。
(1)加速度
由 得a= .
(2)速度
利用功能关系求解
故v=
若初速度 ,则v= .
说明 该方法适用于一切电场(包括匀强电场和非匀强电场).
偏转电场
轨迹图 带电粒子在偏转电场中做
处理方法 运动的合成与分解
受力情况 只有电场力F=
初速度 , 的方向与 的方向 .
加速度 a=
运动性质 沿极板方向: , ;
垂直极板方向: .
偏转距离 y=
(二十四)
速度偏
转角
满足
电源及电动势
电源
1.电源的概念:
维持电路稳定的 ,给电路提供 的装置叫电源
2.电源的内阻:
电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫做电源的 .
3.电池的容量:
电池的容量就是电池放电时输出的 ,通常以安培小时( )或毫安小时( )为单
位. .
电动势
1.非静电力做功:
电源内部,非静电力 ,在电源内部将正电荷从 搬运到 .(或将负电荷从
搬运到 )
2.电动势:
①定义:电源内部非静电力把正电荷从负极移动到正极所做的功与被移动的电荷量的比值,叫作电源
的电动势,用 表示,公式: .单位: ,符号为 .数值上等于
在电源内部将 的正电荷从负极移动到正极所做的功
②物理意义:电动势是描述电源把 转化为 的本领的物理量。
电流的微观定义
基本概念
十、
(二十五)
(二十六)
十一、
(二十七)
1.电流的定义:
在一段时间内,流经导体某一横截面的电荷量 与该段时间 的比值叫做电流,定义式:
,单位: ,常用单位: 。
定义式中 表示电流, 表示在时间 内通过导体横截面的电荷量,包括正负电荷量总和。
2.电流的方向:
电流是标量,但有大小和方向,其中方向的规定有三种,即 定向移动方向(
定向移动的反方向)、电源外部 极到 极、电源外部电势 到电势 。大小方向
都不随时间变化的电流称为
3.电流微观表达式:
, 为单位体积自由电荷的个数, 为单个自由电荷的带电量, 为导体的横截面积,
为自由电荷的移动速度。
电阻定律
电阻定律和电阻率
1.电阻
①定义:同一导体,不管电流电压怎样变化,电压跟电流的比值是一个常数,即通过导体的电流 跟
导体两端的电压 成正比,这个常数我们定义为电阻,定义式为: ,单位是 ,简
称 。常用的电阻单位还有 、
②物理意义:
电阻的大小反映了导体对电流的阻碍作用。实际上是因为当电流通过导体时,自由电子并不是畅通无
阻地流动的,而是不断地与金属离子发生碰撞。
2.电阻率
①物理意义:反映了材料导电性能的好坏,电阻率越小,导电性能 。电阻率是材料本身的
一种性质,与电阻 、长度 、横截面积 均
②单位:国际单位是欧姆米,符号是 .
③各种材料的电阻率与温度的关系:
十二、
(二十八)
a.金属的电阻率随温度升高而 ,比如钨丝;
b.绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而 ,比如玻璃加热变导体、温敏电阻;
c.超导体的电阻率为 ;
d.合金的电阻率几乎不受温度影响;
3.电阻定律
①内容:同种材料的导体,其电阻 与它的长度 成正比,与它的横截面积 成反比.导体的电阻还与
它的材料有关.
②公式: .
③对公式的理解:
式中长度 是沿电流方向的长度,横截面积 是垂直于电流方向的面积. 为导体电阻率。此式为导体
电阻的决定式.
电阻定律和欧姆定律
1.电阻定律:
,电阻决定式, 与 。
2.欧姆定律:
①内容:导体中的电流和导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
②表达式: ,变形后 ,即电阻定义式, 与
③适用条件:纯电阻电路,如金属导体和电解液等.对于含电动机、电解槽等元件的电路不适用,也
不适用于气体导电和半导体导电.
④伏安特性曲线:
、 、
、
1. 对于线性元件, 不变, ,在 图线中,图线的斜率表示导体 ,图
(二十九)
⑤二极管的伏安特性曲线
线斜率越大,电阻 ;斜率越小,电阻 .而在 图象中,图线的斜率表示
,图像与 轴夹角的正切值 表示电阻大小,图像与 轴围成的面积 表示功率。
对于非线性元件,其在不同电压下的电阻是不同的,在 图线中, ,图线的某点切线
斜率 表示电阻的倒数,而是该点与原点 的连线的斜率(割线斜率) 表示电阻的倒
数.
2. 二极管具有 导电性,即加正向电压时,二极管电阻 ,通过二极管的电流 ;
3. 加反向电压时,二极管的电阻 ,通过二极管的电流 ,但当反向电压很大时,二极管
被击穿,击穿后,反向电流剧增,单向导电性被破坏;
4. 由图象可以看出,随正向电压的增大,图线与原点连线的斜率在 ,表示其电阻随电压的升高
而 .
串并联电路特点
1.二者的比较
串联电路 并联电路
电路
电压 总电压等于各部分电路两端电压之和: 各支路两端的电压相等:
电流 各处电流相等: 总电流等于各支路电流之和:
(三十)
2.几个重要推论:
①串联电路中总电阻 任意一个电阻的阻值;
②并联电路中总电阻 其中任一支路的电阻,且 其中最小的电阻;
③数个相同电阻串联,总电阻为 ,数个相同的电阻并联,总电阻为 ;
④无论串联还是并联,其中任一电阻 时,总电阻 ;
当并联电路支路越 时,总电阻越小;
⑤串联电路中各电阻两端电压与电阻成 ,并联电路中各支路电流与电阻成 .
电阻 总电阻等于各个部分电路电阻之和: 总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和:
电表改装
电压表、电流表的改装
1.无论如何改装,表头的三个参量保持 ;
2.电压表量程越大,其分压电阻 ,电压表内阻 ;
3.电流表量程越大,其分流电阻 ,电流表内阻 .
4.改装提示:电表内阻已知且有多余定值电阻
5.电压表扩量程需串联电阻,量程扩大的倍数等于 ;电流表扩量程需要并联电阻,量程
小量程的表头 改装成电压表 小量程的表头 改装成电流表
内部电路
的作用 分压 分流
改装时需要串联或并联的电阻值 ,串 ,并
电表的总内阻
十三、
(三十一)
扩大的倍数等于
电表示数与指针偏转角的关系
1.电表示数:
电表示数指的是电流表或电压表的读数,电表示数相同是指 相等或
相同,如由两个完全相同的表头G改装的两个 或两个 ,示数相同时,偏转角度比
为
A 1 A 2
V 1
V 2
2.指针偏转角:
指针偏转角指的是 大小,指针偏转角相同是指 相等,如由两个完全
相同的表头G改装的两个 或两个 ,偏转角相同时,示数比为
A 1
A 2
V 1 V 2
闭合电路欧姆定律
闭合电路
(三十二)
十四、
(三十三)
1.闭合电路:
用导线把电源、用电器等元件连成一个闭合回路,基本结构如图所示,主要物理量有电动势 、内
阻 、外电阻 、总电流 、路端电压 等。
2.外电路:
电源外部由用电器、导线组成的电路,其电阻称为外电阻或负载( ),两端的电压称为 或
。当外电路为纯电阻电路时,有
3.内电路:
电源内部的电路,其电阻称为 ,内阻上所得到的电压称为 ,在内电路中
电流由电源 ,在任何情况下都有
闭合电路欧姆定律
1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.
2.公式: .
3.变形式:
; ; .
注意:
①电压表接在电源两极时,测量的是路端电压 ;
②当电源没有接入电路时,由于电流为零, ,此时 .
③ 或 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路. 和 适用于
所有的闭合电路.
外
外 内 外
闭合电路中常见的关系
(三十四)
(三十五)
1.闭合电路中的电势关系:
①在外电路中,如图所示,正电荷在电场力的作用下由 极移向 极,从电势 的位
置向电势 的位置移动,当正电荷经过用电器时,电能会被消耗掉一部分,因此电势会 。
而电路中,正电荷定向移动的方向就是电流的方向,因此在外电路中,沿电流方向电势 。
②在电源中,正电荷在非静电力的作用下由 极移向 极,从电势 的位置向电势
的位置移动,当正电荷经过电源内阻时,电能会被消耗掉一部分,因此电势会
2.外电压与外阻的关系:
外电阻 增大 断路( ) 减小 短路( )
电流
内
外
3.外电压与电流关系:
由闭合电路欧姆定律有 ,可以得到 .
对于一个电池来说,电动势和内阻是一定的,所以路端电压 是电流 的一次函数.其 图象一定
是一条不过原点的倾斜直线.
①纵轴的截距等于电源的电动势 ;横轴的截距等于外电路短路时的电流.即 .
②直线斜率的绝对值等于电源的内阻.即 .
电路中的能量
焦耳定律
1.电功与电功率:
上式表示电流在一段电路中所做的功,等于这段电路两端的电压 、电路中的电流 、通电时间
三者的乘积。我们把电路中电流所做的功叫做 ,用 表示,单位是焦耳( )。
这个公式表示,电流在一段电路中做功的功率 等于这段电路两端的电压 与电流 的乘积。 我们
把单位时间内电流所做的功叫做 ,用 表示,单位是瓦特( )。
2.焦耳定律与热功率:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。用公式
表示为:
与电功率类似,我们可以得到电流发热的功率:
热
3.纯电阻电路与非纯电阻电路:
在纯电阻电路中,
用 表示电功率, 表示电流发热的功率,则
在非纯电阻电路中,
,
用 表示电功率, 表示电流发热的功率,则
,
电 热
电 热
电 热
电 热
电 热
十五、
(三十六)
电动机的功率与效率
1. 电动机输入功率: ;
2. 热功率: ;
3. 输出功率:
4. 电动机效率:
电源的功率与效率
1. 电源总功率: ,电源输出功率: ,电源热功率:
2. 在纯电阻电路中且电源内阻不变的情况下,当 时,电源的输出功率 ;
3. 在纯电阻电路中且外电路电阻不变情况下,当 时,电源的输出功率 ;
4. 在纯电阻电路中,电源效率:
动态电路
动态电路物理量分析
1.程序法:
利用闭合电路欧姆定律进行“部分→整体→部分”分析,由局部电阻变化判断 变化 判
断 的变化 判断 的变化 确定 的变化 由串并联规
律确定支路各物理量的变化情况。
2.串反并同:
当外电路中某一电阻 时,它两端的电压一定 ,通过它的电流一定 .和它串联的支路
上各定值电阻的电压和电流均 ,和它并联的支路上各定值电阻的电压和电流均 .此法适用于电
源内阻不忽略的电路,若电路是恒压电源则不适用
含容电路的物理量分析
1. 与电源相连的电容器,其极板间电压 ;
2. 与电源断开的电容器所带电荷量 ;
(三十七)
(三十八)
十六、
(三十九)
(四十)
3. 当电容器的两极板间电压变化时, ;
4. 电容器在充电放电时 ,稳定后
5. 电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压;
6. 当电容器两端电压为零时(电容器两端电势相等),电容器的电荷量
7. 分析电路的特点时,把电容器支路看作
电学实验
测量未知电阻
内接 外接
连接方式
误差原因
测量结果
选择情况
大电阻, 小电阻,
已知 已知
变化明显 变化明显
限流式 分压式
电路图
闭合开关前
十七、
(四十一)
优点 电路结构 ;耗能 电流表与电压表示数可以从
,且调节范围
适用情况
① 与 接近,或 略小于 ,用限
流;
②考虑 ,用限流.
① :要求电表示数从零开始,调节
范围大,用分压;
② : 远大于 ,用分压,这样得
到的曲线更光滑;
游标卡尺与螺旋测微器
1.游标卡尺:
①游标尺有10度、20分度和50分度,分别对应的精度是 、 和 。
②游标卡尺的读数: ,单位是 。
③游标卡尺 估读;
④读数的小数点位数取决于分度,如10分度,读数有 小数,20分度和50分度,读数有 小
数。
2.螺旋测微器:
①螺旋测微器的读数方法为:固定尺读数( )+可动尺读数(估读一位) 精确度( )
②读数时要精确到 ,估读到 ,测量结果若用 作为单位,则小数点后面必须保
留
③读数前,要注意固定尺上的半毫米刻度线的位置。
测量导体电阻率
1.实验原理:
2.注意事项:
①测量金属丝的直径应在连入电路 进行;测量金属丝长度则应在连入电路 拉直后进行;
②被测金属丝电阻一般较小,采用电流表 ;
③开关闭合前,滑动变阻器阻值调到 .
3.误差分析:
(四十二)
(四十三)
①直径测量是主要误差来源之一,属于 ;
②采用电流表外接,测量值小于真实值,使得电阻率测量值偏小,属于 ;
③金属丝长度测量、电表读数,属于 ;
④金属丝通电后发热,会让金属丝电阻率变大,属于 .
绘制小灯泡的伏安特性曲线
1.实验原理:
2.注意事项:
①电流表一般采用 法,滑动变阻器一般采用 接法;
②注意电压表与电流表量程 小灯泡额定电压与额定电流;
③闭合开关前,滑动变阻器滑动触头应移到使开关闭合时小灯泡两端的电压 的位置;
④画 图线时,要用 连接,舍弃偏离较远的点.
⑤由于会受到温度的影响,实验中的U-I图像一般为曲线,曲线上的切线斜率 电阻,曲线与坐
标轴围成的面积 电功率
3.误差分析:
①电流表外接,电压表的分流,使测得的电流偏大,属于 ;
②测量时读数,描点、作图都会带来误差,属于 .
测电源电动势和内阻
1.实验原理:
2.内外接对比
电流表相对电压表外接 电流表相对电压表内接
电路图
误差原因
(四十四)
(四十五)
3.注意事项
①电池应选 电池,这样可以使路端电压有较大范围的变化值.
②闭合开关前,一定要把滑动变阻器滑片移到 .
③一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化,实验时不要
④为了减小误差,测干电池(内阻较小)电动势和内阻时一般选择 ,测水果电池(内阻较大)时
一般选择 ,但如果知道了电流表内阻,那么都可以选择 。
图像法
测量值与真实值关系 , ,
适用情况 适宜测量大内阻电源 适宜测量小内阻电源
多用电表
1.各部分的功能分类
①表盘:用来直观的读数,其中最上方不均匀刻度为欧姆表读数刻度,中间均匀刻度一共50格,是
表和 表读数刻度,最下方是 表读数刻度,这部分高中阶段一般不涉及;
②指针定位螺丝:用来 ,测量之前,通过调整指针定位螺丝使得指针能够位于最
侧的0刻度线处;
③选择开关:旋动开关可以指向不同挡位,不同档位功能如下图,测量结束需要把开关旋转到
位置或交流电压 ;
④欧姆调零旋钮:使用 时的重要部件;
⑤红黑表笔插孔:用来连接外电路,与之配套的还有红黑表笔,如下图所示,接入电路时,电流一定要满
足 。
2.测电阻步骤
①机械调零:用小螺丝刀调节表盘下方的机械调零螺丝,使表针指在刻度左边“0”的位置;
②选挡:测电阻时选择合适的倍率,使指针指在中央 刻度范围
(四十六)
③欧姆调零:将红黑表笔 ,用欧姆调零旋钮进行调使指针指 以称为电阻调零;
④测量:将红黑表笔接被测电阻两端进行测量;
⑤读数:将指针示数乘以倍率得测量值即读数= ;
⑥将选择开关调至OFF档或交流电压最高档位置。
3.注意事项
①被测电阻需要与电路 ,即被测电阻不能处于接通电源的状态;
②应当选择合适的档使得指针读数在 附近,若偏角大(指针过于靠右),应该 倍率
(换小档),若偏角小(指针过于靠左),则应 倍率;
③换挡后一定要将红黑表笔短接进行欧姆调零;电阻表读数 估读。
4.欧姆表特点
①反向性,零电阻值处在 处,电阻无穷大处在 处.
②非线性, 与 不是 ,故欧姆表的刻度 ,越靠左,单位弧长所表示的电阻的变化量越
,整体 .
③中值电阻与电池电动势的关系为 .
④电池用久了欧姆表测量值 ,主要原因是 降低了,而不是 增大了。
磁场与安培力
磁场基本概念
1.磁现象
①磁性:物质具有的吸引铁、钴、镍等物质的性质;
②磁极:磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫做 .能够自由转动的磁针,静止时指
南的磁极叫做 ,又叫 极;指北的磁极叫做 ,又叫 极.
③磁体间相互作用:同名磁极相互 ,异名磁极相互 。
2.电流的磁效应
①电流对小磁针的作用: 年,丹麦物理学家奥斯特发现,通电的导线可使其下方的磁针
(偏转/静止);
②磁铁对通电导线的作用:将直导线通电,导线发生 ;
③电流间的相互作用:任意两条通电导线间存在 而形变.
十八、
(四十七)
23.秋季复习-知识汇编
电荷
电荷
1.定义:
带电的粒子我们叫电荷,自然界中存在两种电荷;丝绸摩擦过的玻璃棒带 正电 ;毛皮摩擦过的橡胶
棒带 负电 .
2.性质:
同种电荷相互 排斥 ,异种电荷相互 吸引 ;
3.电荷量:
物质所带电荷的多少叫做电荷量,单位是库仑,用字母 表示,单位为C;电荷量的正负不参与大小
比较;
4.元电荷:
物质所带电荷的最小值叫 元电荷 ,一个电子或质子所带的电荷量为 元电荷 ,用字母 表示,其大
小由美国物理学家密立根通过油滴实验测出,为 ,质子、电子本身 不是 元电荷,所有
带电物体所带电量一定是元电荷的 整数倍 ,不是任意的.
5.比荷:
又称荷质比,即
三种起电方式
1.三种起电方式比较:
名称 摩擦起电 接触起电 感应起电
现象 与丝绸摩擦过的玻璃棒
带 正电 ;与毛皮摩擦的
橡胶棒带 负电 .
带电物体与不带电的物体接
触,使不带电物体带电的现
象.(验电器和带电体接触)
当一个带电体靠近导体时,使导体靠
近带电体的一端带与 导体异种 的电
荷,远离带电体的一端 带同种 电荷.
一、
(一)
(二)
结果
带 等量异种 电荷 带 同种 电荷 带 异种 电荷
原因 当两个物体相互摩擦
时,一些束缚得不紧的
电子从一个物体转移到
另一个物体,失去电子
的物体带正电,得到电
子的物体带负电.
电荷间相互吸引或排斥,使导
体中的自由电荷发生转移.
当导体靠近验电器时,由于电荷间的
吸引、排斥作用,电荷的转移,使验
电器两端带上等量异种电荷.
实质 电子在 物体之间或物体内部 的转移
2.电荷守恒定律:
无论何种方式使物体带电,都是微观带电粒子的转移,电荷既不会 创生 ,也不能 消灭 ,电荷只
能从一个物体 转移 到另一个物体,或者从物体的一部分 转移 到另一部分,在转移过程中,电荷的总
量 保持不变 ,这就是电荷守恒定律,即一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和 保持不变 .
库仑定律
点电荷
1.概念:
任何物体都有形状和大小,所带电的电荷也不会集中于一点,当带电体之间的距离比它们自身大小大
很多,以至于带电体的 形状、大小以及电荷分布 对它们之间作用力的影响可以忽略不计时,这样的
带电体可以看作一个点,叫做 点电荷 .
2.理解:
①点电荷是只有 电荷量 ,没有 大小、形状 的理想化模型,类似于力学中的 质点 ,实际上并不
存在
②一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定.
二、
(三)
3.与质点比较:
①质点:我们不研究各点的运动差异,只关注整体的运动, 大小和形状 的影响可以忽略不计。大小
形状不能忽略,但各点运动情况是一样的,也可以看成质点.
②点电荷: 形状 , 大小 和 电荷分布 对它们之间作用力的影响可以忽略不计
库仑定律
1.内容:
真空中的两个静止点电荷之间的作用力与它们两电荷量的乘积成 正比 ,跟它们间的距离的平方成
反比 ,作用力的方向在它们的连线上;
2.公式:
, 叫库仑力(或静电力或电场力). 可以是 引力 ,也可以是 斥力 ;
3.静电力常量:
是静电力常量, ,它不是由库仑测出来,是麦克斯韦通过相关理论计算得来。
4.适用条件:
库仑定律并不是所有情况下都可以用的,必须要满足一定的条件: 真空中 、 静止 、 点电荷 。
5.理解:
①两点电荷之间的库仑力是相互的,满足牛顿第三定律,无论两者带电荷量是多少,相互之间的库仑
力总是 大小相等方向相反 ,且该作用力不会受到其他点电荷引入而发生改变.
②当 时,两带电体不能看成点电荷,所以当 , 的说法是 错误的
③电荷量Q代入公式计算时应是 绝对值 代入计算
④点电荷在空气中发生相互作用,也可以用库仑定律来处理。
⑤对于均匀带电的绝缘球体,可等效视为电荷集中在球心, 为 球心间 的距离。
⑥在两个带电金属球距离不大时,不能认为等效电荷集中在球心而使用库仑定律(同种电性计算结果
偏大 ,异种电性计算结果 偏小 )
电场与电场强度
电场
1.定义:
电场是在 电荷(场源电荷) 周围存在的一种物质,它是传递电荷间相互作用的.这一概念由 法拉
第 提出。电场是 客观存在 的一种特殊物质,并非由分子、原子组成.
(四)
三、
(五)
2.基本性质:
对放入其中的电荷有力的作用,此力称为电场力.电荷间的相互作用是通过 电场 发生的.
电场强度
1.试探电荷:
①定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,又叫检验电荷
②要求:点电荷
2.场源电荷:
产生被检验的电场 的电荷
3.电场强度:
①定义:放入电场中某一点的电荷受到的 力 跟 电荷量 的比值叫做该点的电场强度。
②定义式: ,单位: 。
③系统性:在电场中到的同一个点,力的大小与试探电荷之比是恒定的,即 与 无关 ,
属于 电场本身 的一种性质。
④物理意义:电荷在电场中某处之所以受到电场力作用,是因为该处有电场强度,即电场强度是描述
电场的力的 性质。
⑤矢量性:规定电场中某点的场强方向跟 正电荷 在该点受到的力的方向 相同 ;跟 负电荷
在电场中受到的力的方向跟该点的场强方向 相反 。比较场强的时候要注意 方向
、
、
点电荷的电场强度
1.公式:
,其中 是 场源电荷 的电荷量. 与 有关 ,该公式可以判断场强的大
小, 不需 考虑Q的正负,因为场强E的正负 不表示 大小。
2.方向:
正点电荷的电场,场强沿 离它而去 的方向;负点电荷的电场,场强沿 向它而来 的方向.
、
点电荷场强叠加
由于场强是矢量,叠加的本质是矢量叠加,所以应用 平行四边形 定则求解,如图所示. 点的电
场强度 等于 在该点产生的电场强度 与 在该点产生的电场强度 的矢量和.
(六)
(七)
(八)
非点电荷叠加
非点电荷场强的叠加一般方法有 微元法 、 对称法 、 等效法 、 割补法 等
电场线
电场线
1.定义:
为了形象地描述电场的大小、方向而引入的 假想 曲线.(不是电荷的运动轨迹)
2.性质:
①电场线是人为画出的,实际上 并不 存在.
②电场线从 正电荷 出发到 负电荷 终止,任两条电场线不 相交 、不 相切 、不 闭
合 .
③电场线上各点的 切线 方向与该点处的场强方向相同.
④电场线越密的地方,电场强度越 大 ;越稀的地方,电场强度越 小 .
3.匀强电场:
①定义:电场中各点的场强大小和方向都 相同 的电场叫匀强电场.
②特点:匀强电场中的电场线是 平行等间距 的直线.电荷在匀强电场中受到的电场力的大小和
方向都不变,即受到的电场力是 恒力 ,若只受电场力,电荷在匀强电场中将做 匀变速 运动,轨
迹是 直线 或者 抛物线 .
电场力
1.由电场强度的定义式 ,可导出电场力 . ,电场线越密,电场力 越大 ,若电
荷仅受电场力,则
(九)
四、
(十)
(十一)
【教法备注】
2.电场力是性质力,与重力、弹力、摩擦力一样,遵循 力学的一切规律 .
3.电场力是由 电荷和场强 共同决定的,而场强是由 电场本身 决定的.
电场力做功与电势能
电场力做功特点
(1)重力与电场力做功的比较
物体在重力场中运动 电荷在电场中运动
(1)物体由 到 重力做了多少功?
(1)电荷 由 到 电场力做了多少功?
(2)物体动能增加了多少?
(2)电荷动能增加了多少?
(3)物体动能由何种能量转化而来?
重力势能
(3)物体动能由何种能量转化而来?
电势能
引导学生考虑做功的概念:力乘上沿力方向上的位移
答案:重力场: 重力势能
电场: 电荷在电场中具有的能量即电势能
(2)电场力做功特点
五、
(十二)
在匀强电场中,将一点电荷从 点移到 点,如图所示,设 、 两点沿场强方向相距为 ,现将 分别沿三
条不同的路径由 移到 .可以证明电场力做的功 .即与重力做功类似,可以得到结论电场力
做功 跟移动电荷的路径 无关,只与 移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置 有关.
电势能
(1)定义
电荷受电场力作用,具有 做功 的本领,说明它具有能量,电场力做功由 位置 决定,能量也由 位置
决定,与重力势能类似,这个能量叫做 静电势能 ,简称 电势能 ,用 表示,电势能是标量.
(2)电场力做功与电势能变化的关系: ;
(3)电势能的确定:电势能的数值是 相对 的,与 电势零点的选取 有关.若将无穷远的电势能定为
,则电荷在电场中某点的电势能的大小就等于 将电荷从该点移到无穷远处 电场力所做的功:
;
(4)电势能的特点:
①电势能是 电荷 与 电场 共有的;
②电场力做功一定伴随 电势能 变化,电场力做 正功 ,电势能减小,电场力做 负功 ,电势能增大;
③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为 ,或把电荷在大的表面上的电势能规定为 (比如:
一般规定大地上电势能是 ).
电势与电势能
电势概念及特点
(1)定义
①概念:电荷在电场中某一点的 电势能 与它的 电荷量 的比值,定义式为 ;单位:伏特(
, );
②电势的标矢性:是 标量 , 没有方向,只有大小 ;
③电势高低的判断: 沿着电场线方向电势降低 ;
(十三)
六、
(十四)
【教法备注】
④电势的相对性:电势是 相对 的,某点的电势跟 零电势点的选取 有关,只有确定了某点的电势为零
后,才能确定其他点的电势,电势描述了电场 能 的性质,与 检验电荷 无关。
讲解:
(1)电势为负数时,负号表示方向吗?负电势表示该处的电势比零电势处电势低
一般情况下,正电荷的电场中电势为正,负电荷的电场中电势为负
(2)沿着电场线方向,电势将怎样变化?
正电荷沿电场线的方向运动,电势能逐渐减小,电势逐渐降低
(3)如何确定电场中某点的电势?类比于电势能的确定
(4)电势的固有性:电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的,与放不放电荷及放什么电荷
无关。
注意:计算时E ,q, 都带正负号P
(2)电势与电势能的区别
电势 电势能
物理意义 描述 电场能 的性质 电荷在 电场 中具有的能量
相关因素 只与 电场 有关 与 电场、电荷 都有关系
大小 沿着 电场线方向 逐渐降低 同一电场中,在固定的两点间移动电性相反的
电荷,电荷电势能的变化是 相反 的
(3)电势能的大小比较:
①场源电荷判断法:离场源正电荷越近,正试探电荷的电势能越 大 ,负试探电荷的电势能越 小 ;离
负场源电荷越近,正试探电荷的电势能越 小 ,负试探电荷的电势能越 大 .
②电场线法:沿着电场线方向运动,正电荷的电势能逐渐 减小 ,负电荷的电势能逐渐 增大 .
③做功判断法:电场力做正功,电势能 减小 ;电场力做负功,电势能 增大 .
④能量守恒判断法:在仅有电场力做功时,由于只有 电势能 和 动能 的相互转化,故动能增大时,电
势能 减小 ;动能减小时,电势能 增大 .
⑤公式法:根据 判断,要注意 与 的正负.
(4)电势的大小比较:
【教法备注】
①电场线法:沿电场线方向,电势 降低 .
②根据场源电荷:取无穷远处电势为 ,那么在正电荷产生的电场中,电势均为 正 ,越靠近正电荷,电
势越 高 ;反之亦然.
③公式法: ,只适用于 点电荷 ,要注意 的正负,注意,电势差为 标量 ,若空间中有多个
点电荷,要算某点电势时应满足 代数 运算.
公式法是用点电荷场强公式积分得来,高中不要求推导,记住即可
电势差
(1)电势差的概念
①定义:规定 、 两点的电势之差 为 、 两点电势差(也叫电压): ;
②单位:伏特( , );
③电势差是标量,但有 正负 , , ,显然 ;
④两点之间的电势差与两点在电场中的位置有关,与零势能面的选择 无关 .
(2)静电力做功与电势差的关系
将电荷 从 点移动到 点,静电力做功
即 或 .
注意:①计算时将 正负号 带上进行运算,通过结果值的 正负 判断其性质(电势高低、做功正负以及
电荷正负);
②公式 适用于 任何电场 ;
③电势差 只和电场本身有关,与 和 均 无关 .
电势差与电场强度的关系
(十五)
(十六)
(1)关系以及公式:匀强电场中,两点间的电势差等于 电场强度 与这两点 沿电场方向的距离 的乘
积;公式: .
(2)公式 的理解及应用
①理解:公式 中 必须是沿 场强方向 的距离,如果电场中两点的连线不沿场强方向, 的取值
应为两点连线在场强方向的 投影
②应用:公式 仅适用于 匀强电场 中的计算,在非匀强电场中不能用来计算,但利用改公式可
定性判断非匀强电场中两点间 电势差 的大小
(3)电场强度的另一种描述
①表述:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的 电势差 与两点 沿电场强度方向距离 的比值.
②公式: .
③单位:伏(特)每米( ),且 .
④大小:场强 的大小描述了沿电场线方向 电势下降 的快慢,在数值上等于沿电场线方向每单位(
)距离上降低的电势.
⑤方向:电场强度的方向就是电势降低 最快 的方向.只有沿场强方向,在单位长度上的电势差 最大
,也就是说电势降低最快的方向为 电场强度 的方向.
等势面概念
(1)基本概念:电场中 电势相同的各点 构成的面叫等势面,等势面和电场线一样,也是为了描述电场
性质而 假想 的面,实际上是不存在的;
(2)两种等势面
①等差等势面:特点是两个等势面的电势之差相等,如下图,相邻等势面电势差为 ,已知从左到
右场强 逐渐增大 ,若要保证相邻等势面电势差相等,那么从左到右等势面间距就应 逐渐减小 ,可
得电场线越密集的地方,等差等势面也 越密集 ;同理,若等差等势面越密集,也可判断场强 越强 。
(十七)
【教法备注】
②等距等势面:特点是等势面之间距离相等,但等势面之间电势差 不一定相等 ,取决于电场的分布,如
下图为非匀强电场,相邻等势面之间的电势差由左到右逐渐 增大 ;若电场为匀强电场,那么等距等势面
之间电势差 相等 。
(3)等势面性质
①等势面上各点电势相等,在同一等势面上移动电荷时,静电力 不做功 ;
②等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向 垂直 ;
③电场线总是由电势 高 的等势面指向电势 低 的等势面,两个不同的等势面永远不会相交;
④电场线越密的地方, 等势面越 密 。等. 差.
拓展:还有另外一种等势面叫等比等势面,等比等势面的两个等势面的电势之比相等。它和等差等势面
的概念与等比数列和等差数列类似。等比等势面高中不考,不用深入探讨
静电防止与利用
静电感应与静电平衡
1.静电平衡状态
如图所示,金属导体中自由电子受到导体周围电场( )的电场力作用后向左移动,在右侧出现多
余的正电荷,导体两侧正负电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场( ).因与原来的电场方向
外
感
七、
(十八)
相反,叠加的结果是使合场强逐渐减弱,直至导体内部各点的 合场强为零( ) 时为止.
于是导体内部的 自由电子不再发生定向移动 ,我们就说导体达到了静电平衡状态.如图丙所示.
2.静电平衡状态下导体的特点
①导体内部场强 为零 ;
②导体是等势体;
③导体表面是等势面;
④导体所带电荷分布在 导体外表面(若内部有电荷则内部场强不为零) .
⑤导体表面场强方向 垂直于 导体表面
⑥原本不带电的导体,达到静电平衡时导体内部没有净电荷(内部依然有等量正负电荷),净电荷只
分布在导体 外表面上 .整个导体不带电,净电荷在导体表面的分布往往是 不均匀的 ,越尖锐的
地方,净电荷分布的 密度越大 ,外部附近的场强也 越强 ,凹陷的位置几乎 没有电荷 .
⑦当小球通过导线分别与带电空腔连接时,不管怎样连接,其实连接后小球和带电空腔就已成为一个
整体,小球成为了整体的外部,故小球 都会带电 .若小球与空腔内壁接触,则小球 不带电
外 感
静电利用与防止
1.利用:静电 除尘 、静电 复印 、静电 喷涂
2.防止:避雷针、高压设备中的导体表面尽量光滑
静电屏蔽
1.导体外部的电场不影响导体内部:给导体施加一个 金属罩
2.接地导体的内部电场不影响导体外部:给导体施加一个 金属罩 ,且 金属罩接地
(十九)
(二十)
电容器
电容器和电容
1.电容器:
两个彼此绝缘又相互靠近的导体所构成的系统叫电容器,它是一种容纳电荷量的装置.其中平行板电
容器是最简单的电容器,电学原件符号为” “
2.电容:
电容器所带电荷量 与两导体间的电势差 之比叫做电容,它是电容器容纳电荷本领大小的物理
量。在平行板电容器中 是指一个极板上所带电荷量, 是指两板间的电势差。
3.定义式:
;单位法拉,简称法,符号 , ,常用单位:
;
此公式适用于任何电容器.对于一个电容器来说,其电容是确定的,和电容器 是否带电 无关.
4.决定式:
, 为相对介电常数; 为极板的正对面积; 为极板间的距离, 为静电力常量,此
公式只适用于平行板电容器。
、
μ
5.电容器的充、放电:
如图所示连接电路,其中 表示电容器、K是一个单刀双掷开关。
①电容器的充电
当开关接1时,试分析电容器的带电情况:
A极板会带 正 电,B极板会带 负 电;
电路中自由电子的移动方向是: 顺时针 ;电路中电流方向是: 逆时针 ;
充电时,电流表示数如何变化: 瞬间增大然后逐渐减小 。
②电容器的放电
当开关由1拨到2时,试分析电容器的带电情况:
八、
(二十一)
电路中自由电子的移动方向是: 逆时针 ;电路中电流方向是: 顺时针 ;
放电时,电流表示数如何变化: 瞬间增大然后逐渐减小 。
6.特殊电容器——静电计
①结构:
金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极,金属外壳也相当于一个电极,它们之间是绝缘的。
其电容的大小可近似认为不变。
②性质:
指针张角大小与静电计两极间的电势差的大小有关(张角 越大 ,电势差 越大 )。
③原理:
根据 ,由于静电计电容保持不变,故静电计两极间的电势差 与其带电量 成 正比 ,
越大 , 越大 ,指针所受电场力 越大 ,指针张角因此就 越大 。
电容器动态分析
1.充电后断开电键 ,电荷量( )保持不变:
根据 , , ,由 ,有 .
2.充电后保持电键 闭合,电压( )保持不变:
根据 , , ,由 ,有 .
3.极板接地问题:
确定某一接地极板的电势为零,选不动的极板用 计算电场中某点的电势以及判断其变
化,进一步判断电场中任意两点间的电势差, ,由 确定点电荷在该点的
电势能的变化。
4.含二极管问题:
核心点是先判断出二极管是允许电容器 充电还是放电
带电粒子在电场中的运动
(二十二)
九、
加速电场
恒定电场:当两极板所加电压不变,即匀强电场保持恒定不变时,同时由于电荷电性不同,运动方向与场
强方向不同,加速度与速度方向可能 同向 也可能 反向 ,那么带电粒子要么一直做 匀加速直线运动
,要么一直做 匀减速直线运动 。
(1)加速度
由 得a= .
(2)速度
利用功能关系求解
故v=
若初速度 ,则v= .
说明 该方法适用于一切电场(包括匀强电场和非匀强电场).
偏转电场
轨迹图 带电粒子在偏转电场中做 类平抛运动。
处理方法 运动的合成与分解
受力情况 只有电场力F=
初速度 , 的方向与 的方向 垂直 .
加速度 a=
运动性质 沿极板方向: 匀速直线运动 , ;
垂直极板方向: 初速度为零的匀加速直线运动 .
偏转距离 y=
(二十三)
(二十四)
【教法备注】
速度偏
转角
满足
最好是引导学生,让学生能够自行完成以上类平抛运动的字母运算
电源及电动势
电源
1.电源的概念:
维持电路稳定的 电势差 ,给电路提供 持续电流 的装置叫电源
2.电源的内阻:
电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫做电源的 内阻 .
3.电池的容量:
电池的容量就是电池放电时输出的 总电荷量 ,通常以安培小时( )或毫安小时( )为单
位. .
电动势
1.非静电力做功:
电源内部,非静电力 克服电场力做功 ,在电源内部将正电荷从 负极 搬运到 正极 .(或将负电荷从
正极 搬运到 负极 )
2.电动势:
①定义:电源内部非静电力把正电荷从负极移动到正极所做的功与被移动的电荷量的比值,叫作电源
的电动势,用 表示,公式: .单位: 伏特 ,符号为 .数值上等于 非静电
力 在电源内部将 的正电荷从负极移动到正极所做的功
②物理意义:电动势是描述电源把 其他形式能 转化为 电势能 的本领的物理量。
电流的微观定义
基本概念
十、
(二十五)
(二十六)
十一、
(二十七)
1.电流的定义:
在一段时间内,流经导体某一横截面的电荷量 与该段时间 的比值叫做电流,定义式:
,单位: A ,常用单位: 。
定义式中 表示电流, 表示在时间 内通过导体横截面的电荷量,包括正负电荷量总和。
2.电流的方向:
电流是标量,但有大小和方向,其中方向的规定有三种,即 正电荷 定向移动方向( 负电荷
定向移动的反方向)、电源外部 正 极到 负 极、电源外部电势 高 到电势 低 。大小方向
都不随时间变化的电流称为 恒定电流
3.电流微观表达式:
, 为单位体积自由电荷的个数, 为单个自由电荷的带电量, 为导体的横截面积,
为自由电荷的移动速度。
电阻定律
电阻定律和电阻率
1.电阻
①定义:同一导体,不管电流电压怎样变化,电压跟电流的比值是一个常数,即通过导体的电流 跟
导体两端的电压 成正比,这个常数我们定义为电阻,定义式为: ,单位是 欧姆 ,简
称 欧( ) 。常用的电阻单位还有 千欧( ) 、 兆欧( )。
②物理意义:
电阻的大小反映了导体对电流的阻碍作用。实际上是因为当电流通过导体时,自由电子并不是畅通无
阻地流动的,而是不断地与金属离子发生碰撞。
2.电阻率
①物理意义:反映了材料导电性能的好坏,电阻率越小,导电性能 越好 。电阻率是材料本身的
一种性质,与电阻 、长度 、横截面积 均 无关
②单位:国际单位是欧姆米,符号是 .
③各种材料的电阻率与温度的关系:
a.金属的电阻率随温度升高而 增大 ,比如钨丝;
十二、
(二十八)
b.绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而 减小 ,比如玻璃加热变导体、温敏电阻;
c.超导体的电阻率为 零 ;
d.合金的电阻率几乎不受温度影响;
3.电阻定律
①内容:同种材料的导体,其电阻 与它的长度 成正比,与它的横截面积 成反比.导体的电阻还与
它的材料有关.
②公式: .
③对公式的理解:
式中长度 是沿电流方向的长度,横截面积 是垂直于电流方向的面积. 为导体电阻率。此式为导体
电阻的决定式.
电阻定律和欧姆定律
1.电阻定律:
,电阻决定式, 与 有关 。
2.欧姆定律:
①内容:导体中的电流和导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
②表达式: ,变形后 ,即电阻定义式, 与 无关
③适用条件:纯电阻电路,如金属导体和电解液等.对于含电动机、电解槽等元件的电路不适用,也
不适用于气体导电和半导体导电.
④伏安特性曲线:
、 、
、
1. 对于线性元件, 不变, ,在 图线中,图线的斜率表示导体 电阻的倒数 ,图
线斜率越大,电阻 越小 ;斜率越小,电阻 越大 .而在 图象中,图线的斜率表示 电阻
,图像与 轴夹角的正切值 不一定 表示电阻大小,图像与 轴围成的面积 不可以 表示功率。
(二十九)
⑤二极管的伏安特性曲线
2. 对于非线性元件,其在不同电压下的电阻是不同的,在 图线中, ,图线的某点切
线斜率 不能 表示电阻的倒数,而是该点与原点 的连线的斜率(割线斜率) 可以 表示电阻的倒
数.
3. 二极管具有 单向 导电性,即加正向电压时,二极管电阻 较小 ,通过二极管的电流 较大 ;
4. 加反向电压时,二极管的电阻 较大 ,通过二极管的电流 很小 ,但当反向电压很大时,二极管
被击穿,击穿后,反向电流剧增,单向导电性被破坏;
5. 由图象可以看出,随正向电压的增大,图线与原点连线的斜率在 增大 ,表示其电阻随电压的升高
而 减小 .
串并联电路特点
1.二者的比较
串联电路 并联电路
电路
电压 总电压等于各部分电路两端电压之和:
各支路两端的电压相等:
电流 各处电流相等:
总电流等于各支路电流之和:
电阻 总电阻等于各个部分电路电阻之和:
总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和:
(三十)
2.几个重要推论:
①串联电路中总电阻 大于 任意一个电阻的阻值;
②并联电路中总电阻 小于 其中任一支路的电阻,且 小于 其中最小的电阻;
③数个相同电阻串联,总电阻为 ,数个相同的电阻并联,总电阻为 ;
④无论串联还是并联,其中任一电阻 增大(或减小) 时,总电阻 也随之增大(或减小) ;
当并联电路支路越 多 时,总电阻越小;
⑤串联电路中各电阻两端电压与电阻成 正比 ,并联电路中各支路电流与电阻成 反比 .
总 总
电表改装
电压表、电流表的改装
1.无论如何改装,表头的三个参量保持 不变 ;
2.电压表量程越大,其分压电阻 越大 ,电压表内阻 越大 ;
3.电流表量程越大,其分流电阻 越小 ,电流表内阻 越小 .
4.改装提示:电表内阻已知且有多余定值电阻
5.电压表扩量程需串联电阻,量程扩大的倍数等于 内阻扩大的倍数 ;电流表扩量程需要并联电阻,量程
扩大的倍数等于 内阻缩小的倍数
小量程的表头 改装成电压表 小量程的表头 改装成电流表
内部电路
的作用 分压 分流
改装时需要串联或并联的电阻值 ,
串
串
,
并
并
电表的总内阻 串
并
并
电表示数与指针偏转角的关系
十三、
(三十一)
(三十二)
1.电表示数:
电表示数指的是电流表或电压表的读数,电表示数相同是指 经过电流表电流 相等或 电压表测得电压
相同,如由两个完全相同的表头G改装的两个 电流表串联 或两个 电压表并联 ,示数相同时,偏转角度比
为 量程反比
A 1 A 2
V 1
V 2
2.指针偏转角:
指针偏转角指的是 经过表头的电流 大小,指针偏转角相同是指 经过表头的电流 相等,如由两个完全
相同的表头G改装的两个 电流表并联 或两个 电压表串联 ,偏转角相同时,示数比为 量程比
A 1
A 2
V 1 V 2
闭合电路欧姆定律
闭合电路
1.闭合电路:
用导线把电源、用电器等元件连成一个闭合回路,基本结构如图所示,主要物理量有电动势 、内
阻 、外电阻 、总电流 、路端电压 等。外
十四、
(三十三)
2.外电路:
电源外部由用电器、导线组成的电路,其电阻称为外电阻或负载( ),两端的电压称为 外电压 或
路端电压( ) 。当外电路为纯电阻电路时,有
3.内电路:
电源内部的电路,其电阻称为 内阻( ) ,内阻上所得到的电压称为 内电压( ) ,在内电路中
电流由电源 负极流向正极( ) ,在任何情况下都有
外 外
内
内
闭合电路欧姆定律
1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.
2.公式: .
3.变形式:
; ; .
注意:
①电压表接在电源两极时,测量的是路端电压 ;
②当电源没有接入电路时,由于电流为零, ,此时 .
③ 或 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路. 和 适用于
所有的闭合电路.
外 内 外
外
内 外
外 内 外
闭合电路中常见的关系
1.闭合电路中的电势关系:
①在外电路中,如图所示,正电荷在电场力的作用下由 正 极移向 负 极,从电势 高 的位
置向电势 低 的位置移动,当正电荷经过用电器时,电能会被消耗掉一部分,因此电势会 降低 。
而电路中,正电荷定向移动的方向就是电流的方向,因此在外电路中,沿电流方向电势 降低 。
②在电源中,正电荷在非静电力的作用下由 负 极移向 正 极,从电势 低 的位置向电势
高 的位置移动,当正电荷经过电源内阻时,电能会被消耗掉一部分,因此电势会 降低
(三十四)
(三十五)
2.外电压与外阻的关系:
外电阻 增大 断路( ) 减小 短路( )
电流 减小 0 增大
短
内 减小 0 增大 E
外 增大 E 减小 0
3.外电压与电流关系:
由闭合电路欧姆定律有 ,可以得到 .
对于一个电池来说,电动势和内阻是一定的,所以路端电压 是电流 的一次函数.其 图象一定
是一条不过原点的倾斜直线.
①纵轴的截距等于电源的电动势 ;横轴的截距等于外电路短路时的电流.即 .
②直线斜率的绝对值等于电源的内阻.即 .外
电路中的能量
焦耳定律
1.电功与电功率:
上式表示电流在一段电路中所做的功,等于这段电路两端的电压 、电路中的电流 、通电时间
三者的乘积。我们把电路中电流所做的功叫做 电功 ,用 表示,单位是焦耳( )。
十五、
(三十六)
这个公式表示,电流在一段电路中做功的功率 等于这段电路两端的电压 与电流 的乘积。 我们
把单位时间内电流所做的功叫做 电功率 ,用 表示,单位是瓦特( )。
2.焦耳定律与热功率:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。用公式
表示为:
与电功率类似,我们可以得到电流发热的功率:
热
3.纯电阻电路与非纯电阻电路:
在纯电阻电路中,
用 表示电功率, 表示电流发热的功率,则
在非纯电阻电路中,
,
用 表示电功率, 表示电流发热的功率,则
,
电 热
电 热
电 热
电 热
电 热
电动机的功率与效率
1. 电动机输入功率: ;
2. 热功率: ;
3. 输出功率:
4. 电动机效率:
入
热
出
出
入
电源的功率与效率
(三十七)
(三十八)
1. 电源总功率: ,电源输出功率: ,电源热功率:
2. 在纯电阻电路中且电源内阻不变的情况下,当 外阻等于内阻 时,电源的输出功率 最大 ;
3. 在纯电阻电路中且外电路电阻不变情况下,当 电源内阻为零 时,电源的输出功率 最大 ;
4. 在纯电阻电路中,电源效率:
总 出 外 损
动态电路
动态电路物理量分析
1.程序法:
利用闭合电路欧姆定律进行“部分→整体→部分”分析,由局部电阻变化判断 总电阻的 变化 判
断 总电流 的变化 判断 路端电压 的变化 确定 支路(或干路上某段)电压 的变化 由串并联规
律确定支路各物理量的变化情况。
2.串反并同:
当外电路中某一电阻 增大 时,它两端的电压一定 增大 ,通过它的电流一定 减小 .和它串联的支路
上各定值电阻的电压和电流均 减小 ,和它并联的支路上各定值电阻的电压和电流均 增大 .此法适用于电
源内阻不忽略的电路,若电路是恒压电源则不适用
含容电路的物理量分析
1. 与电源相连的电容器,其极板间电压 不变 ;
2. 与电源断开的电容器所带电荷量 不变 ;
3. 当电容器的两极板间电压变化时, ;
4. 电容器在充电放电时 有电流 ,稳定后 没有电流;
5. 电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压;
6. 当电容器两端电压为零时(电容器两端电势相等),电容器的电荷量 也为零
7. 分析电路的特点时,把电容器支路看作 断路
电学实验
测量未知电阻
十六、
(三十九)
(四十)
十七、
(四十一)
内接 外接
连接方式
误差原因 电流表分压 电压表分流
测量结果 测 真 真 测
选择情况
大电阻, 小电阻,
已知 已知
电流 变化明显 电压 变化明显
限流式 分压式
电路图
闭合开关前 R调最大 调R,使电流或电压最小
优点 电路结构 简单 ;耗能 低 电流表与电压表示数可以从 零开始调节
,且调节范围 大
适用情况
① 与 接近,或 略小于 ,用限
流;
②考虑 节能 ,用限流.
① 零起 :要求电表示数从零开始,调节
范围大,用分压;
② 滑小 : 远大于 ,用分压,这样得
到的曲线更光滑;
游标卡尺与螺旋测微器
1.游标卡尺:
①游标尺有10度、20分度和50分度,分别对应的精度是 0.1mm 、 0.05mm 和 0.02mm 。
(四十二)
②游标卡尺的读数: ,单位是 。
③游标卡尺 不需要 估读;
④读数的小数点位数取决于分度,如10分度,读数有 1位 小数,20分度和50分度,读数有 2位 小
数。
2.螺旋测微器:
①螺旋测微器的读数方法为:固定尺读数( )+可动尺读数(估读一位) 精确度( )
②读数时要精确到 ,估读到 ,测量结果若用 作为单位,则小数点后面必须保
留 三位
③读数前,要注意固定尺上的半毫米刻度线的位置。
测量导体电阻率
1.实验原理:
2.注意事项:
①测量金属丝的直径应在连入电路 前 进行;测量金属丝长度则应在连入电路 后 拉直后进行;
②被测金属丝电阻一般较小,采用电流表 外接 ;
③开关闭合前,滑动变阻器阻值调到 最大 .
3.误差分析:
①直径测量是主要误差来源之一,属于 偶然误差 ;
②采用电流表外接,测量值小于真实值,使得电阻率测量值偏小,属于 系统误差 ;
③金属丝长度测量、电表读数,属于 偶然误差 ;
④金属丝通电后发热,会让金属丝电阻率变大,属于 系统误差 .
绘制小灯泡的伏安特性曲线
1.实验原理:
2.注意事项:
①电流表一般采用 外接 法,滑动变阻器一般采用 分压 接法;
②注意电压表与电流表量程 略大于 小灯泡额定电压与额定电流;
③闭合开关前,滑动变阻器滑动触头应移到使开关闭合时小灯泡两端的电压 为零 的位置;
(四十三)
(四十四)
④画 图线时,要用 平滑曲线 连接,舍弃偏离较远的点.
⑤由于会受到温度的影响,实验中的U-I图像一般为曲线,曲线上的切线斜率 不是 电阻,曲线与坐
标轴围成的面积 不是 电功率
3.误差分析:
①电流表外接,电压表的分流,使测得的电流偏大,属于 系统误差 ;
②测量时读数,描点、作图都会带来误差,属于 偶然误差 .
测电源电动势和内阻
1.实验原理:
闭合电路欧姆定律
2.内外接对比
3.注意事项
①电池应选 使用过一段时间的半新 电池,这样可以使路端电压有较大范围的变化值.
②闭合开关前,一定要把滑动变阻器滑片移到 电阻最大的一端 .
③一般来说电池的电动势和内阻都随着使用时间的增长而变化,实验时不要 长时间通电
电流表相对电压表外接 电流表相对电压表内接
电路图
误差原因 电流表分压 电压表分流
图像法
测量值与真实值关系 , 测 真 测 真 , 测 真 测 真
适用情况 适宜测量大内阻电源 适宜测量小内阻电源
(四十五)
【教法备注】
④为了减小误差,测干电池(内阻较小)电动势和内阻时一般选择 外接法 ,测水果电池(内阻较大)时
一般选择 内接法 ,但如果知道了电流表内阻,那么都可以选择 内接法 。
多用电表
1.各部分的功能分类
①表盘:用来直观的读数,其中最上方不均匀刻度为欧姆表读数刻度,中间均匀刻度一共50格,是 电
流 表和 电压 表读数刻度,最下方是 交流电压 表读数刻度,这部分高中阶段一般不涉及;
②指针定位螺丝:用来 “机械调零” ,测量之前,通过调整指针定位螺丝使得指针能够位于最 左
侧的0刻度线处;
③选择开关:旋动开关可以指向不同挡位,不同档位功能如下图,测量结束需要把开关旋转到 OFF
位置或交流电压 最高档位 ;
④欧姆调零旋钮:使用 欧姆档 时的重要部件;
⑤红黑表笔插孔:用来连接外电路,与之配套的还有红黑表笔,如下图所示,接入电路时,电流一定要满
足 红进黑出 。
2.测电阻步骤
①机械调零:用小螺丝刀调节表盘下方的机械调零螺丝,使表针指在刻度左边“0”的位置;
②选挡:测电阻时选择合适的倍率,使指针指在中央 1/3 刻度范围
③欧姆调零:将红黑表笔 短接 ,用欧姆调零旋钮进行调使指针指 右侧0刻度 以称为电阻调零;
④测量:将红黑表笔接被测电阻两端进行测量;
⑤读数:将指针示数乘以倍率得测量值即读数= 表针示数×倍数 ;
⑥将选择开关调至OFF档或交流电压最高档位置。
3.注意事项
①被测电阻需要与电路 断开 ,即被测电阻不能处于接通电源的状态;
②应当选择合适的档使得指针读数在 中值电阻 附近,若偏角大(指针过于靠右),应该 减小 倍率
(换小档),若偏角小(指针过于靠左),则应 增大 倍率;
③换挡后一定要将红黑表笔短接进行欧姆调零;电阻表读数 不 估读。
4.欧姆表特点
①反向性,零电阻值处在 电流满偏 处,电阻无穷大处在 电流零刻度 处.
(四十六)
②非线性, 与 不是 线性关系 ,故欧姆表的刻度 不均匀 ,越靠左,单位弧长所表示的电阻的变化量越
大 ,整体 左密右疏 .
③中值电阻与电池电动势的关系为 .
④电池用久了欧姆表测量值 偏大 ,主要原因是 电池的电动势 降低了,而不是 电池的内阻 增大了。
中 内
磁场与安培力
磁场基本概念
1.磁现象
①磁性:物质具有的吸引铁、钴、镍等物质的性质;
②磁极:磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫做 磁极 .能够自由转动的磁针,静止时指
南的磁极叫做 南极 ,又叫 极;指北的磁极叫做 北极 ,又叫 极.
③磁体间相互作用:同名磁极相互 排斥 ,异名磁极相互 吸引 。
2.电流的磁效应
①电流对小磁针的作用: 年,丹麦物理学家奥斯特发现,通电的导线可使其下方的磁针 偏转
(偏转/静止);
②磁铁对通电导线的作用:将直导线通电,导线发生 移动 ;
③电流间的相互作用:任意两条通电导线间存在 相互作用 而形变.
3.磁场与磁感线
①磁场:正像电荷间的相互作用是通过 电场 发生的,磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间,以及
通电导体与通电导体之间的相互作用,是通过 磁场 发生的;磁场是存在于磁体、电流或运动电荷周
围的一种 物质 ;
②磁场的性质:对放入其中的磁极和电流有 磁场力 的作用.
③在磁场中画出一系列曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向 一致 ,这样的
曲线叫做 磁感线 .
4.磁感线注意事项:
①磁感线是假想的曲线,并客观上并不存在;
②磁感线彼此不相交,每一点只存在一条磁感线,空白的地方同样具有磁场;
③磁感线都是闭合的.
在磁体的外部磁感线由 极发出,回到 极;
十八、
(四十七)