高中物理選修3-1知識點整理?第一章 電場基本知識點總結(一)電荷間的相互作用,下面我們就來說一說關于高中物理選修3-1知識點整理?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!
第一章 電場基本知識點總結
(一)電荷間的相互作用
1.電荷間有相互作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷相互吸引,兩電荷間的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一直線上。
2.庫侖定律:在真空中兩個點電荷間的作用力大小為F= kQ1Q2/r2,靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2。
(二)電場強度
1.定義式:E=F/q,該式适用于任何電場,E與F、q無關隻取決于電場本身,E的方向規定為正點電荷受到電場力的方向。
(1)場強ε與電場線的關系:電場線越密的地方表示場強越大,電場線上每點的切線方向表示該點的場強方向,電場線的方向與場強ε的大小無直接關系。
(2)場強的合成:場強ε是矢量,求合場強時應遵守矢量合成的平行四邊形法則。
(3)電場力:F=qE,F與q、E都有關。
2.決定式
(1)E=kQ/ r2,僅适用于在真空中點電荷Q形成的電場,E的大小與Q成正比,與r2成反比。
(2)E=U/d,僅适用于勻強電場。
(三)電勢能
1.電場力做功的特點:電場力對移動電荷做功與路徑無關,隻與始末位的電勢差有關,Wab=qUab
2.判斷電勢能變化的方法
(1)根據電場力做功的正負來判斷,不管正負電荷,電場力對電荷做正功,該電荷的電勢能一定減少;電場力對電荷做負功,該電荷的電勢能一定增加。
(2)根據電勢的定義式U=ε/q來确定。
(3)利用W=q(Ua-Ub)來确定電勢的高低。
(四)靜電平衡
把金屬導體放入電場中時,導體中的電荷重新分布,當感應電荷産生的附加電場E¢與原場強E0疊加後合場強E為零時,即E= E0 E¢=0,金屬中的自由電子停止定向移動,導體處于靜電平衡狀态。
孤立的帶電導體和處于電場中的感應導體,處于靜電平衡時,主要特點是:
1.導體内部的合場強處處為零(即感應電荷的場強 與原場強 大小相等方向相反)沒有電場線。
2.整個導體是等勢體,導體表面是等勢面。
3.導體外部電場線與導體表面垂直。
4.孤立導體上淨電荷分布在外表面。
(五)電容
1.定義式:C=Q/U=Δ Q/ΔU,适用于任何電容器。
2.決定式;C=εS/4πkd,僅适用于平行闆電容器。
3.對平行闆電容器有關的C、Q、U、E的讨論問題有兩種情況。
對平行闆電容器的讨論:C=Q/U、C=εS/4πkd、E=U/d
(Ⅰ)、電容器跟電源相連,U不變,q随C而變。
d↑→C↓→q↓→E↓
ε、S↑→C↑→q↑→E不變。
(Ⅱ)、充電後斷開,q不變,U随C而變。
d↑→C↓→U↑→不變。
ε、S↓→C↓→U↑→E↑。
(七)、電場線與等勢面的比較:
1、電場線:用來形象描述電場的假想曲線,是由法拉第引入的。
理解:①、起始于正電荷(無窮遠處),終止于負電荷(無窮遠處),不是閉合曲線,不相交。
②、電場線上一點的切線方向為該點場強方向。
③、電場線的疏密程度反映了場強的大小。
④、勻強電場的電場線是平行等距的直線。
⑤、沿電場線方向電勢逐點降低,是電勢最低最快的方向。
⑦、電場線并非電荷運動的軌迹。
2、等勢面:電勢相等的點構成的面有以下特征;
在同一等勢面上移動電荷電場力不做功。
等勢面與電場力垂直。
電場中任何兩個等勢面不相交。
電場線由高等勢面指向低等勢面。
規定:相鄰等勢面間的電勢差相差,所以等勢面的疏密反映了場強的大小(勻強點電荷電場等勢面的特點)
幾種等勢面的性質
A、等量同種電荷連線和中線上
連線上:中點電勢最小
中線上:由中點到無窮遠電勢逐漸減小,無窮遠電勢為零。
B、等量異種電荷連線上和中線上
連線上:由正電荷到負電荷電勢逐漸減小。
中線上:各點電勢相等且都等于零。
3、電場力做功與電勢能的關系:
①、通過電場力做功說明:電場力做正功,電勢能減小。
電場力做負功,電勢能增大。
②、正電荷:順着電場線移動時,電勢能減小。
逆着電場線移動時,電勢能增加。
負電荷:順着電場線移動時,電勢能增加。
逆着電場線移動時,電勢能減小。
③、求電荷在電場中A、B兩點具有的電勢能高低
将電荷由A點移到B點根據電場力做功情況判斷,電場力做正功,電勢能減小,電荷在A點電勢能大于在B點的電勢能,反之電場力做負功,電勢能增加,電荷在B點的電勢能小于在B點的電勢能
④、在正電荷産生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為正,負電荷在任一點具有的電勢能都為負。
在負電荷産生的電場中正電荷在任意一點具有的電勢能都為負,負電荷在任意一點具有的電勢能都為正。
(八)、電勢與電勢差的比較:
(1)電勢差是電場中兩點間的電勢的差值,
(2)電場中某一點的電勢的大小,與選取的參考點有關;電勢差的大小,與選取的參考點無關。
(3)電勢和電勢差都是标量,單位都是伏特,都有正負值;
電勢的正負表示該點比參考點的電勢大或小;
電勢差的正負表示兩點的電勢的高低。
第二章 恒定電流
一、電源和電流
1、電流産生的條件:
導體内有大量自由電荷(金屬導體——自由電子;電解質溶液——正負離子;導電氣體——正負離子和電子)
導體兩端存在電勢差(電壓)
(3) 導體中存在持續電流的條件:是保持導體兩端的電勢差。
2、電流的方向
電流可以由正電荷的定向移動形成,也可以是負電荷的定向移動形成,也可以是由正負電荷同時定向移動形成。習慣上規定:正電荷定向移動的方向為電流的方向。
說明:(1)負電荷沿某一方向運動和等量的正電荷沿相反方向運動産生的效果相同。金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動方向相反。
(2)電流有方向但電流強度不是矢量。
(3)方向不随時間而改變的電流叫直流;方向和強度都不随時間改變的電流叫做恒定電流。通常所說的直流常常指的是恒定電流。
二、電動勢
1.電源
(1)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置。
(2)非靜電力在電源中所起的作用:是把正電荷由負極搬運到正極,同時在該過程中非靜電力做功,将其他形式的能轉化為電勢能。
【注意】在不同的電源中,是不同形式的能量轉化為電能。
2.電動勢
(1)定義:在電源内部,非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。
(2)定義式:E=W/q
(3)物理意義:表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉化為電能的本領大小。電動勢越大,電路中每通過1C電量時,電源将其它形式的能轉化成電能的數值就越多。
【注意】:① 電動勢的大小由電源中非靜電力的特性(電源本身)決定,跟電源的體積、外電路無關。
②電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時,電源兩極間的電壓。
③電動勢在數值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源内從負極移送到正極所做的功。
3.電源(池)的幾個重要參數
①電動勢:它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質,與電池的大小無關。
②内阻(r):電源内部的電阻。
③容量:電池放電時能輸出的總電荷量。其單位是:A·h,mA·h.
【注意】:對同一種電池來說,體積越大,容量越大,内阻越小。
三、歐姆定律
1、導體的電阻
①定義:導體兩端電壓與通過導體電流的比值,叫做這段導體的電阻。
②公式:R=U/I(定義式)
說明:A、對于給定導體,R一定,不存在R與U成正比,與I成反比的關系,R隻跟導體本身的性質有關
B、這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法。
C、電阻反映導體對電流的阻礙作用
2、歐姆定律
①定律内容:導體中電流強度跟它兩端電壓成正比,跟它的電阻成反比。
②公式:I=U/R
③适應範圍:一是部分電路,二是金屬導體、電解質溶液
3、導體的伏安特性曲線
(1)伏安特性曲線:用縱坐标表示電流I,橫坐标表示電壓U,這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。
(2)線性元件和非線性元件
線性元件:伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。
非線性元件:伏安特性曲線是曲線,即電流與電壓不成正比的電學元件
4、導體中的電流與導體兩端電壓的關系
(1)對同一導體,導體中的電流跟它兩端的電壓成正比。
(2)在相同電壓下,U/I大的導體中電流小,U/I小的導體中電流大。所以U/I反映了導體阻礙電流的性質,叫做電阻(R)
(3)在相同電壓下,對電阻不同的導體,導體的電流跟它的電阻成反比。
四、串聯電路和并聯電路
1、 串聯電路
①電路中各處的電流強度相等。I=I1=I2=I3=…
②電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和U=U1 U2 U3 …
③串聯電路的總電阻,等于各個電阻之和。R=R1 R2 R3 …
④電壓分配:U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/R
⑤n個相同電池(E、r)串聯:En = nE rn = nr
⑥串聯電路的功率分配:P=I2R
P1/R1=P2/R2=P3/R3=…=Pn/Rn
2、 并聯電路
并聯電路中各支路兩端的電壓相等。U=U1=U2=U3=…
電路中的總電流強度等于各支路電流強度之和。I=I1 I2 I3 …
并聯電路總電阻的倒數,等于各個電阻的倒數之和。
1/R=1/R1 1/R2 1/R3 對兩個電阻并聯有:R=R1R2/(R1 R2)
電流分配:I1/I2=R1/R2 I1/I=R1/R
3、幾點注意事項:
①幾個相同的電阻并聯,總電阻為一個電阻的幾分之一;
②若不同的電阻并聯,總電阻小于其中最小的電阻;
③若某一支路的電阻增大,則總電阻也随之增大;
④若并聯的支路增多時,總電阻将減小;
⑤當一個大電阻與一個小電阻并聯時,總電阻接近小電阻。
4、 分壓作用和電壓表:
說明: 如果給電流表串聯一個分壓電阻,分擔一部分電壓,就可以用來測量較大的電壓了.加了分壓電阻并在刻度闆上标出電壓值,就把電流表改裝成了電壓表.電壓表的量程越大,串聯的電阻R越大。因為電流一定。
5、 分流作用和電流表(安培表):
說明: 并聯電阻可以分擔一部分電流,并聯電阻的這種作用叫做分流作用,作這種用途的電阻又叫做分流電阻.為了使電流表能夠測量幾個安培甚至更大的電流,可能給它并聯個分流電阻,分掉一部分電流,這樣在測量大電流時,通過電流表的電流也不緻超過滿偏電流Ig.電流表的量程越大,并聯的電阻越小。因為電壓一定。
五、焦耳定律
1、電功
定義:電路中電場力對定向移動的電荷所做的功,簡稱電功,通常也說成是電流的功。用W表示。
實質:是能量守恒定律在電路中的體現。即電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程,在轉化過程中,能量守恒,即有多少電能減少,就有多少其他形式的能增加。
【注意】功是能量轉化的量度,電流做了多少功,就有多少電能減少而轉化為其他形式的能,即電功等于電路中電能的減少,這是電路中能量轉化與守恒的關鍵表達式:W = Iut
【說明】:①表達式的物理意義:電流在一段電路上的功,跟這段電路兩端電壓、電路中電流強度和通電時間成正比。
②适用條件:I、U不随時間變化——恒定電流
2、電功率
①定義:單位時間内電流所做的功
②表達式:P=W/t=UI(對任何電路都适用)
上式表明:電流在一段電路上做功的功率P,和等于電流I跟這段電路兩端電壓U的乘積。
③額定功率和實際功率
額定功率:用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓,在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。
實際功率:用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實=IU,U、I分别為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。
3、 焦耳定律:電流通過導體産生的熱量,跟電流的二次方,導體的電阻和通電時間成正比公式:Q=I2Rt
說明:a.(1)式表明電流通過導體時要發熱,焦耳定律就是研究電流熱效應定量規律的。
b.(1)式中各量的單位.
4、 電功和電熱的關系:
設問: 電流通過電路時要做功,同時,一般電路都是有電阻的,因此電流通過電路時也要生熱.那麼,電流做的功跟它産生的熱之間,又有什麼關系呢?
(1)、純電阻電路.
如圖所示,電阻R,電路兩端電壓U,通過的電流強度I.
電功即電流所做的功: W=UIt.
電熱即電流通過電阻所産生的熱量: Q=I2Rt
由部分電路歐姆定律: U=IR
W=UIt=I2Rt=Q
表明: 在純電阻電路中,電功等于電熱.也就是說電流做功将電能全部轉化為電路的内能
電功表達式: W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t
電功率的表達式: P=UI=I2R=U2/R
(2)非純電阻電路.
如圖所示,電燈L和電動機M的串聯電路中,電能各轉化成什麼能?
電流通過電燈L時,電能轉化為内能再轉化為光能.電流通過電動機時,電能轉化為機械能和内能.
電流通過電動機M時
電功即電流所做的功(電動消耗的電能): W=UIt
電熱即電流通過電動機電阻時所産生的熱量: Q=I2Rt
W(=UIt)=機械能 Q(=I2Rt)
表明: 在包含有電動機,電解槽等非純電阻電路中,電功仍等于UIt,
電熱仍等于I2Rt.但電功不再等于電熱而是大于電熱了. UIt>I2Rt
電功表達式: W=UIt≠Q=I2Rt
電功率表達式: P=UI≠I2R
發熱功率表達式: P=I2R≠UI
六、電阻定律
1、電阻定律R=ΡL/S
2、電阻率是反映材料導電性能的物理量.材料的電阻率随溫度的變化而改變;某些材料的電阻率會随溫度的升高而變大(如金屬材料);某些材料的電阻率會随溫度的升高而減小(如半導體材料、絕緣體等);而某些材料的電阻率随溫度變化極小(如康銅合金材料)
3、式中ρ是比例常數,它與導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量,稱為材料的電阻率。
(1)電阻率是反映材料導電性能的物理量。
(2)單位:歐·米(Ω·m)
4、純金屬的電阻率小,合金的電阻率較大,橡膠的電阻率最大
電阻率小用作導電材料,電阻率大的用作絕緣材料.
改變電阻可以通過改變導體的長度,改變導體橫截面積或是更換導體材料等途徑。
5、 材料的電阻率跟溫度有關系:
各種材料的電阻率都随溫度而變化.a,金屬的電阻率随溫度的升高而增大,用這一特點可制成電阻溫度計(金屬鉑).b,康銅,錳銅等合金的電阻率随溫度變化很小,故常用來制成标準電阻.c,當溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然減小到零,這種現象叫做超導現象,處于這種狀态的物體叫做超導體
七、閉合電路的歐姆定律
1.閉合電路歐姆定律
ε=U U′,I=或ε=IR Ir,都稱為閉合電路歐姆定律。
式中:ε:若電源是幾個電池組成的電池組,應為整個電池組的總電動勢,r為總内阻,R為外電路總電阻,I為電路總電流強度。
應注意:ε=U U′和ε=IR Ir,兩式表示電源使電勢升高等于内外電路上的電勢降落總和,ε理解為電源消耗其它形式能使電荷電勢升高。IR、Ir理解為在内外電路上電勢降落。(也稱為電壓降)
2.讨論路端電壓,電路總電流随外電路電阻變化而變化的規律
根據:ε=U U′、U′=Ir、I=,ε、r不變
R↑→I↓,U↑、U′↓,當R→∞時,I=0、U=ε、U′=0(也稱為斷路時)
R↓→I↑,U↓、U′↑,當R=0時,I=E/r(短路電流強度)U=0、U′=ε
3.在閉合電路中的能量轉化關系
從功率角度讨論能量轉化更有實際價值
電源消耗功率(有時也稱為電路消耗總功率):P總=εI
外電路消耗功率(有時也稱為電源輸出功率):P出=UI
内電路消耗功率(一定是發熱功率):P内=I2r
εI=UI I2r
4.電源輸出功率随外電路電阻變化關系
ε、r為定值,R為自變量,P出為因變量。
P出=UI=·R·=·R,讨論該函數極值可知,R=r時,輸出功率有極大值;
P出= ,電源輸出功率與外阻關系圖象如圖2所示,R<r時,随R增大輸出功率增大,R=r輸出功率最大,R>r時,随R增大,輸出功率減小。
八、多用電表
1、多用電表使用注意事項:
(1)多用電表在使用前,一定要觀察指針是否指向電流的零刻度。若有偏差,應調整機械零點;
(2合理選擇電流、電壓擋的量程,使指針盡可能指在表盤中央附近;
(3)測電阻時,待測電阻要與别的元件斷開,切不要用手接觸表筆;
(4)合理選擇歐姆擋的量程,使指針盡可能指在表盤中央附近;
(5)換用歐姆檔的量程時,一定要重新調整歐姆零點;
(6)要用歐姆檔讀數時,注意乘以選擇開關所指的倍數;
(7)實驗完畢,将表筆從插孔中拔出,并将選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。長期不用,應将多用電表中的電池取出。
2、 歐姆表測量電阻
(1)歐姆表構造如圖所示,G是内阻為R、滿偏電流為Ig的微安表或毫
安表R0是調零電阻,電池的電動勢為E,内阻為r,黑表筆接電池正極,紅表筆接電池負極.
(2)歐姆表原理 歐姆表是根據閉合電路歐姆定律制成的.當紅、黑表筆 間接入待測電阻Rx時,此時通過G表的電流為I,則:
應當注意,歐姆表刻度是不均勻的.
九、測電池的電動勢和内阻
1、 實驗:測定電池的電動勢和内阻
目标:1.掌握實驗電路、實驗原理及實驗方法.2.學會用圖象法處理實驗數據.
原理: 根據閉合電路歐姆定律的不同表達形式,可以采用下面幾種不同的方法測E和r
(1)由E=U Ir知,隻要測出U、I的兩組數據,就可以列出兩個關于正、r的方程,從而解出E、r,
(2)由E=IR Ir知,測出I、R的兩組數據,列出方程解出E、r,
(3)由正=U Ur/R,,測出U 、R兩組數據,列出關于E、r的兩個方程,
數據處理 圖象法:以I為橫坐标,U為縱坐标建立直角坐标系. 據實驗數據描點.如果發現個别明顯錯誤的數據,應該把它剔除.用直尺畫一條直線,使盡量多的點落在這條直線上,不在直線上的點能均分兩側,
十、電池組
1、 串聯電池組:
由于開路時路端電壓等于電源電動勢,故可用電壓表測出串聯電池組的電動勢ε串﹦nε
串聯電池組的内電阻:
由于電池是串聯的,電池的内電阻也是串聯的,故串聯電池組的内電阻r串=nr
故:串聯電池組的電動勢等于各個電池電動勢之和,串聯電池組的内電阻等于各個電池内電阻之和。
說明:(1)串聯電池組的電動勢比單個電池的電動勢高,當用電器的額定電壓高于單個電池的電動勢時,可以串聯電池組供電。而用電器的額定電流必須小于單個電池允許通過的最大電流。
(2)用幾個相同電池組成串聯電池組時,注意正确識别每個電池的正負極,不要把某些電池接反。
2、 并聯電池組:
特點:設并聯電池組是由n個電動勢都是ε,内電阻都是r的電池組成的
并聯電池組的電動勢:
ε并=ε
并聯電池組的内電阻:r并=r/n
故:由n個電動勢和内電阻都相同的電池連接成的并聯電池組,它的電動勢等于一個電池的電動勢,它的内電阻等于一個電池的内電阻的n分之一。
說明:(1)并聯電池組允許通過的最大電流大于單個電池允許通過的最大電流。當用電器的額定電流比單個電池允許通過的最大電流大時,可以采用并聯電池組供電。
十一、電路動态分析
解決這類問題的常見方法如下:
先搞清電路連接情況;②弄清各電表測量哪段電路的哪個物理量;③考察電路的變化(如滑動變阻器滑動、開關斷開閉合等)而引起的電路電阻如何變化;④判斷電路總電流I及電路路端電壓U如何變化;⑤再根據串并聯電路的特點、歐姆定律、電功率等公式判斷所求物理量的變化。
第三章 磁場知識點
一、磁現象和磁場
1、磁場:磁場是存在于磁體、運動電荷周圍的一種物質.它的基本特性是:對處于其中的磁體、電流、運動電荷有力的作用.
2、磁現象的電本質:所有的磁現象都可歸結為運動電荷之間通過磁場而發生的相互作用.
二、磁感應強度
1、 表示磁場強弱的物理量.是矢量.
2、 大小:B=F/IL(電流方向與磁感線垂直時的公式).
3、 方向:左手定則:是磁感線的切線方向;是小磁針N極受力方向;是小磁針靜止時N極的指向.不是導線受力方向;不是正電荷受力方向;也不是電流方向.
4、 單位:牛/安米,也叫特斯拉,國際單位制單位符号T.
5、 點定B定:就是說磁場中某一點定了,則該處磁感應強度的大小與方向都是定值.
6、 勻強磁場的磁感應強度處處相等.
7、 磁場的疊加:空間某點如果同時存在兩個以上電流或磁體激發的磁場,則該點的磁感應強度是各電流或磁體在該點激發的磁場的磁感應強度的矢量和,滿足矢量運算法則.
三、幾種常見的磁場
(一)、 磁感線
⒈磁感線是徦想的,用來對磁場進行直觀描述的曲線,它并不是客觀存在的。
⒉磁感線是閉合曲線
⒊磁感線的疏密表示磁場的強弱,磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。
⒋任何兩條磁感線都不會相交,也不能相切。
5.勻強磁場的磁感線平行且距離相等.沒有畫出磁感線的地方不一定沒有磁場.
6.安培定則:姆指指向電流方向,四指指向磁場的方向.注意這裡的磁感線是一個個同心圓,每點磁場方向是在該點切線方向·
7、 *熟記常用的幾種磁場的磁感線:
(二)、勻強磁場
1、 磁感線的方向反映了磁感強度的方向,磁感線的疏密反映了磁感強度的大小。
2、 磁感應強度的大小和方向處處相同的區域,叫勻強磁場。其磁感線平行且等距。
例:長的通電螺線管内部的磁場、兩個靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強磁場。
3、 如用B=F/(I·L)測定非勻強磁場的磁感應強度時,所取導線應足夠短,以能反映該位置的磁場為勻強。
(三)、磁通量(Φ)
1.磁通量Φ:穿過某一面積磁力線條數,是标量.
2.磁通密度B:垂直磁場方向穿過單位面積磁力線條數,即磁感應強度,是矢量.
3.二者關系:B=Φ/S(當B與面垂直時),Φ=BScosθ,Scosθ為面積垂直于B方向上的投影,θ是B與S法線的夾角.
四、磁場對通電導線的作用力
(一)、安培力:
1、通電導線在磁場中受到的作用力叫做安培力.
說明:磁場對通電導線中定向移動的電荷有力的作用,磁場對這些定向移動電荷作用力的宏觀表現即為安培力.
2、 安培力的計算公式:F=BILsinθ(θ是I與B的夾角);通電導線與磁場方向垂直時,即θ=900,此時安培力有最大值;通電導線與磁場方向平行時,即θ=00,此時安培力有最小值,F=0N;00<B<900時,安培力F介于0和最大值之間.
3、 安培力公式的适用條件:
①公式F=BIL一般适用于勻強磁場中I⊥B的情況,對于非勻強磁場隻是近似适用(如對電流元),但對某些特殊情況仍适用.
如圖所示,電流I1//I2,如I1在I2處磁場的磁感應強度為B,則I1對I2的安培力F=BI2L,方向向左,同理I2對I1,安培力向右,即同向電流相吸,異向電流相斥.
②根據力的相互作用原理,如果是磁體對通電導體有力的作用,則通電導體對磁體有反作用力.兩根通電導線間的磁場力也遵循牛頓第三定律.
(二)、左手定則
1.用左手定則判定安培力方向的方法:伸開左手,使拇指跟其餘的四指垂直且與手掌都在同一平面内,讓磁感線垂直穿過手心,并使四指指向電流方向,這時手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通電導線所受安培力的方向.
2.安培力F的方向既與磁場方向垂直,又與通電導線垂直,即F跟BI所在的面垂直.但B與I的方向不一定垂直.
3.安培力F、磁感應強度B、電流1三者的關系
①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向;
②已知F、B的方向,且導線的位置确定時,可惟一确定I的方向;
③已知F,1的方向時,磁感應強度B的方向不能惟一确定.
4.由于B,I,F的方向關系常是在三維的立體空間,所以求解本部分問題時,應具有較好的空間想象力,要善于把立體圖畫變成易于分析的平面圖,即畫成俯視圖,剖視圖,側視圖等.
(三)、安培力的性質和規律;
1、 公式F=BIL中L為導線的有效長度,即導線兩端點所連直線的長度,相應的電流方向沿L由始端流向末端.如圖示,甲中:,乙中:L/=d(直徑)=2R(半圓環且半徑為R)
2、 安培力的作用點為磁場中通電導體的幾何中心;
(四)、分析在安培力作用下通電導體運動情況的一般步驟
1、 畫出通電導線所在處的磁感線方向及分布情況
2、 用左手定則确定各段通電導線所受安培力
3、 據初速方向結合牛頓定律确定導體運動情況
五、磁場對運動電荷的作用力
(一)、洛侖茲力
磁場對運動電荷的作用力
1、 洛倫茲力的公式: f=qvB sinθ,θ是V、B之間的夾角.
2、 當電荷速度方向與磁場方向垂直時,洛倫茲力的大小F=qvB3、 當v=0時,F=0,即磁場對靜止的電荷無作用力,磁場隻對運動電荷有作用力,這與電場對其中的靜止電荷或運動電荷總有電場力的作用是不同的。4、 當電荷運動方向與磁場方向相同或相反,即與平行時,F=0。5、 當電荷運動方向與磁場方向夾角為θ時,洛倫茲力的大小F=qvBsinθ
6、 隻有運動電荷在磁場中才有可能受到洛倫茲力作用,靜止電荷在磁場中受到的磁場對電荷的作用力一定為0.
(二)、洛倫茲力的方向
1.洛倫茲力F的方向既垂直于磁場B的方向,又垂直于運動電荷的速度v的方向,即F總是垂直于B和v所在的平面.
2.使用左手定則判定洛倫茲力方向時,伸出左手,讓姆指跟四指垂直,且處于同一平面内,讓磁感線穿過手心,四指指向正電荷運動方向(當是負電荷時,四指指向與電荷運動方向相反)則姆指所指方向就是該電荷所受洛倫茲力的方向.
(三)、洛倫茲力與安培力的關系
1.洛倫茲力是單個運動電荷在磁場中受到的力,而安培力是導體中所有定向稱動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現.
2.洛倫茲力一定不做功,它不改變運動電荷的速度大小;但安培力卻可以做功.
六、帶電粒子在勻強磁場中的運動
1、 不計重力的帶電粒子在勻強磁場中的運動可分三種情況:一是勻速直線運動;二是勻速圓周運動;三是螺旋運動.
2、 不計重力的帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌迹半徑r=mv/qB;其運動周期T=2πm/qB(與速度大小無關).
3、 不計重力的帶電粒子垂直進入勻強電場和垂直進入勻強磁場時都做曲線運動,但有區别:帶電粒子垂直進入勻強電場,在電場中做勻變速曲線運動(類平抛運動);
垂直進入勻強磁場,則做變加速曲線運動(勻速圓周運動).
(二)、帶電粒子在磁場中運動的圓心、半徑及時間的确定
(1)用幾何知識确定圓心并求半徑.
因為F方向指向圓心,根據F一定垂直v,畫出粒子運動軌迹中任意兩點(大多是射入點和出射點)的F或半徑方向,其延長線的交點即為圓心,再用幾何知識求其半徑與弦長的關系.
(2)确定軌迹所對應的圓心角,求運動時間.
先利用圓心角與弦切角的關系,或者是四邊形内角和等于3600(或2π)計算出圓心角θ的大小,再由公式t=θT/3600(或θT/2π)可求出運動時間.
(3)注意圓周運動中有關對稱的規律.
如從同一邊界射入的粒子,從同一邊界射出時,速度與邊界的夾角相等;在圓形磁場區域内,沿徑向射入的粒子,必沿徑向射出.
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!