高中物理电学知识总结材料.docx

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高中物理电学知识总结材料

高中物理电学知识总结

第一单元库仑定律电场强度

一：

电荷库仑定律

1、自然界存在两种电荷：

和。

2、元电荷：

电荷量为1.6×10-19C电荷，叫。

3、电荷守恒定律：

电荷既不能被，也不能被，它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。

4、库仑定律：

①内容：

在真空中的两个点电荷的作用力跟它们的电量的乘积成，跟它们之间距离的平方成，作用力的方向在它们的边线上。

②公式：

，其中k=9×109Nm2/C2，叫静电力常量。

③适用条件：

。

④点电荷：

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。

与带电体本身大小无关。

二：

电场电场强度

1、电场：

带电体周围存在的一种特殊物质，（其特殊性表现在不是由分子原子组成的，看不见摸不着），是电荷间的媒介，电场是客观存在的，电场具有的特性和的特性。

电场的基本特性之一，是对放入其中的电荷有的作用。

2、电场强度E：

在电场中放入一个试探电荷q，它所受到的电场力F跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度。

定义式：

，单位。

场强是量，规定电场强度E的方向为所受的电场力的方向。

负电荷所受电场力方向则与场强E的方向。

注意：

E与试探电荷的电量关，与它所受的电场力也关。

由决定。

三：

电场线匀强电场

1、电场线：

为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的表示该点的场强方向，曲线的表示电场的强弱。

2、电场线的特点：

①电场线是为了形象地描述而假想的、实际上不存在的。

②始于（或无穷远），终于（或无穷远），不。

③任意两条电场线都不。

如果平行则等距，不会平行而不等距。

④电场线的疏密表示表示，某点的切线方向表示该点的。

它不表示电荷在电场中的运动轨迹。

尽管二者可能是重合的，那也是一种巧合，不是应有的规律。

⑤沿电场线方向，电势。

电场线从高等势面（线）指向低等势面（线）。

3、要熟悉以下几种典型电场的电场线分布：

①孤立正负点电荷；②等量异种点电荷；③等量同种点电荷；④匀强电场；⑤带等量异种电荷的平行金属板间的电场。

4、正负点电荷Q在真空中形成的电场是非匀强电场，场强的计算公式是。

5、匀强电场：

场强方向处处，场强大小处处的区域称为匀强电场。

匀强电场的电场线是、平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两板之间除边缘外的电场就是。

答案：

一：

正电荷负电荷元电荷整数倍创造消灭正比反比F=kQ1Q2/r2

真空中的点电荷体积

二：

相互作用力力能电场力E=F/q伏/米矢正电荷相反无无

电场本身的性质

三：

切线方向疏密电场的分布一簇曲线正电荷负电荷闭合相交

场强的大小场强的方向降低E=kQ/r2相同相等等距的平行线匀强电场

第二单元电势能电势差电场中的导体

一：

电势差和电势

1、电势差：

①引入电势差是从的观点来研究电场的性质，或者说是为了描述电场的性质而引入。

②定义和定义式：

电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，与的比值WAB/q，叫做A、B两点间的电势差，用UAB表示，其定义式为。

③物理意义：

A、B两点间的电势差在数值上等于。

④单位及1伏的定义：

电势差的单位为导出单位，在国际单位制中为，简称。

国际单位制中的单位符号为。

1伏=。

即如果正电荷在电场中由一点移到另一点，电场力所做的功为1焦，则这两点间的电势差就是伏。

注意：

①电势差为标量；②电势差UAB与电场力对电荷做的功WAB，与电荷所带电量q。

电势差是由决定的，与初、末位置有关。

2、电势

①电势实质上是的电势差。

即电场中某点的电势在数值上等于零电势点时电场力所做的功。

②电势的单位：

电势通常用表示，其单位与电势差单位相同，都是，国际符号是。

③电势的正负号的物理意义：

电势是标量，只有大小，没有方向，运算规则不是平行四边形定则，而是代数规则。

它的正表示，负则表示。

④电势的相对性及电势差的绝对性：

电势具有相对性，同一点的电势会随的不同而不同，因此说某点的电势的高低，应相对于一个零电势点，通常认为电势为零。

注意：

两点的电势差却是绝对的，不会随零电势点的不同而不同。

（类比两点的高度差）。

⑤电势与电势差的关系：

UAB=

如果UAB>0,即φA>φB则表示A点电势B点电势。

如果UAB<0,即φA<φB则表示A点电势B点电势。

注意：

沿着电场线方向，电势越来越低。

二：

电势能及电场力做功

1、电势能

①定义：

电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能称为电势能。

②电场力做功和电势能变化的关系：

电场力做正功时，电势能；电场力做负功时，电势能；电场力做功的多少电势能变化量。

③特点：

电势能是与所在共有的，且具有性，通常取无穷远处或接地处（也就是大地）为电势能的零点。

2、电场力做功

①电荷在电场中移动时电场力做的功与移动路径关，只取决于和电荷的。

这一点与重力做功跟高度差的关系相似，可作比较理解、记忆。

②计算电场力做功可使用公式WAB=，具体计算时，q、UAB、WAB均有正负，该公式适用于电场。

三：

等势面

1、定义：

电场中相等的各点构成的面。

2、特点：

①一定跟电场线，即跟的方向垂直；

②在同一等势面上移动电荷时，电场力功；

③电场线总是从电势的等势面指向电势的等势面；

④任意两个等势面都不会；

⑤等差等势面越密的地方电场强度。

等差等势面的分布的疏密就象电场线分布的疏密一样，均能反映电场的。

四：

静电屏蔽

1、静电感应现象：

把金属导体放在电场中由于内部自由电子受电场力作用而，使导体的两个端面出现等量的，这种电荷重新分布的现象叫静电感应。

当自由电子的停止时（不是停止是达到受力平衡时），导体处于静电平衡状态。

2、静电平衡状态的特点：

①导体内部场强；

②整个导体是等势体，导体的表面是等势面；

③导体外部电场线与导体表面垂直；

④净（注意区分静）电荷只分布在导体的外表面上。

3、静电屏蔽：

处于静电平衡状态的导体，区域就不再受电场的影响，这种现象就叫静电屏蔽现象。

答案：

一：

能；能；电场力所做的功WAB；移动电荷的电量；UAB=WAB/q；单位正电荷从一点移到另一点时电场力所做的功；伏特；伏；V；1J/C；单位；1；无关；无关；电场的性质；某点与零电势点间；单位正电荷由该点移到；φ；伏特；V；该点电势比零电势点高；该点电势比零电势点低；零电势点选择；大地（或无穷远）；无关；高于；低于；低

二：

减小；增加；等于；电荷；电场；相对；无；初末位置的电势差；电量；qUAB；一切

三：

电势；垂直；场强；不做；高；低；相交；大；强弱

四：

定向移动；异种电荷；定向移动；处处为零；内部；外部

第三单元电容带电粒子在电场中的运动

一：

电容器和电容

1、电容器：

两个彼此而又互相的导体就组成一个电容器。

电容器的工作状态：

充电和放电。

充电就是使电容器的过程，放电就是使电容器的过程。

电容器的带电量指的是所带电荷量的绝对值。

2、电容：

描述电容器本领的物理量。

电容器与的比值叫电容，定义式为C==，其中C与Q、U均无关，仅由电容器本身决定。

单位：

1F=1C/V=μFpF。

3、平行板电容器：

C跟、成正比，跟成反比，即C=，其中k为静电引力恒量。

在分析有关平行板电容器的Q、E、U和C的关系时，主要有以下两种情况：

①保持两极板与电源相连，则电容器两极板间不变；

②充电后断开电源，则不变。

二：

带电粒子在电场中的运动

1、带电粒子的加速

①运动状态的分析：

带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在一条直线上，做运动。

②用功能观点分析：

粒子动能的变化量等于电势能的变化量，qU=.

2、带电粒子的偏转

①运动状态分析：

带电粒子以速度Vo垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用做运动（轨迹为抛物线）。

②偏转运动的分析处理方法是分解法（类似于平抛运动的处理方法）

沿初速度方向为；沿电场力方向为。

③基本规律：

设粒子带电量为q，质量为m，两平行金属板间的电压为U，板长L，板间距为d.

加速度a=F/m=qE/m=.运动时间t=.

离开电场的偏转量y=at2/2=qEL2/2mVo2=.

速度的偏转角tanθ=Vy/Vx=.而位移的偏转角tanα=Sy/Sx=gt/2Vo.

答案：

一：

绝缘；靠近；带电；失去电荷；任意一个极板；容纳电荷；所带电量；两极板间电势差；Q/U；△Q/△U；106；1012；两极板正对面积S；板间介质介电常数；两极板间距离d；

εS/4πkd；电势差（电压）；带电量

二：

匀加（减）速直线运动；mV2/2一mVo2/2；匀变速曲线；速度为Vo的匀速直线；

初速为零的匀加速；qU/md；qUL2/2mdVo2；qUL/mdVo2

第四单元部分电路电功和电功率

一：

电流

1、电流的形成：

的定向移动形成电流。

形成电流的条件是：

①要有能自由移动的。

②导体两端存在。

2、电流的定义：

通过导体某截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的的比值叫电流。

①电流的定义式为.

②电流的微观表达式为。

（n为单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷，S是导体的横截面积）

3、电流的方向：

物理学中规定定向移动方向为电流的方向，与定向移动的方向相反。

在外电路中，电流由电源流向；在电源内部，电流由电源的流向。

二：

电阻和电阻定律

1、电阻定律的表达式为：

R=，式中的ρ叫做材料的电阻率，它是反映材料的物理量，其大小与材料的长短、粗细无关，是由材料本身的性质决定，还与有关。

2、不同材料的电阻率与温度的关系不同，金属材料的电阻率随温度的升高而；半导体材料的电阻率随温度的升高而；还有些材料的电阻率几乎不受温度的影响（如锰铜合金、镍铜合金等）。

电阻率的单位：

。

3、当温度降至某一数值时，某些材料的电阻率ρ突然减小为零，这种现象叫现象。

材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做超导材料的温度。

处于超导状态的材料叫做超导体。

4、半导体：

有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻率随温度的升高而，这种材料称为，如锗、硅、砷化镓等，另外半导体的导电性能可以由外界条件控制，如温度变化、光照、掺入微量的其他物质等均可使它的导电性能发生显著变化。

即半导体具有特性、特性和掺杂特性。

三：

部分电路欧姆定律

1、部分电路欧姆定律：

导体的电流强度跟导体两端的成正比，跟导体的成反比，即I=。

2、欧姆定律适用于和，即纯电阻电路。

对气体导电不适用，应用时U、I、R三个物理量要对应电路。

3、研究部分电路欧姆定律时，因U是自变量，I为因变量，故常画I-U图象，（自己补画图象）图线的斜率为电阻R的倒数，由两电阻的I-U图线可以比较两电阻的大小。

如R2的斜率大于R1的斜率，则有R2R1。

四：

电功和电热

1、W=是电功的定义式，适用于任何一段电路上电功的计算；Q=是电热的定义式，适用于任何一段电路上电热的计算。

它们之间的关系是：

W≥Q，即对纯电阻电路，电流做功消耗的电能转化为内能，WQ；对非纯电阻电路，电流做功消耗的电能转化为内能，WQ。

2、电功率P=，适用于任何一段电路上电功率的计算，表示电流做功的快慢；热功率P热=，表示电流通过电阻时发热的快慢，它们之间的关系是PP热。

3、串联电路中，功率的分配与阻值成比；并联电路中，功率的分配与阻值成比，这些都是对纯电阻电路而言的。

4、用电器的额定功率和实际功率

①用电器正常工作条件下两端所加的电压叫做，额定电压下消耗的功率叫，即P额=。

②实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率，P实=I实U实，若P实>P额，用电器可能烧坏。

答案：

一：

电荷；电荷；电势差（电压）；时间；I=Q/t；I=nqvs；定向移动的速率；正电荷；负电荷；正极；负极；负极；正极

二：

ρL/s；导电性能的好坏；温度；增大；减小；欧·米（Ω·m）；超导；转变（或临界）；减小；半导体；热敏；光敏

三：

电压；电阻；U/R；金属导体；电解质溶液导电；同一段；<

四：

Uit；I2Rt；全部；=；部分；>；UI；I2R；正；反；额定电压；额定功率；U额I额

第五单元闭合电路欧姆定律

一：

电动势

1、电源：

把其它形式的能转化为的装置。

2、电源的电动势E：

表征电源的本领。

在数值上等于电源没有接入电路时两极间的；闭合电路中等于，即E=。

3、电源内阻r：

电流通过内电路时也受阻碍作用，阻碍的强弱用内阻表示。

4、电源给定后一般认为E、r不变，但电池用久后，E会（但很不明显），r会。

二：

闭合电路欧姆定律

1、内容：

闭合电路中的电流强度跟电源的成正比，跟内外电路中成反比。

2、公式：

。

3、路端电压：

电路两端的电压，即电源的输出电压U=。

讨论：

①R增大，I，U，当R增大到无穷大（断路）时，I=，U=。

②R减小，I，U，当R减小到零（短路）时，I=，U=。

三：

闭合电路中的几个功率

闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路中的反映。

就象愣次定律就是能的转化和守恒在电磁感应现象中的反映。

由E=U+U’可得：

EI=或Eit=.

1、电源的总功率：

P总==UI+U’I=P出+P内。

若外电路是纯电阻电路，还有P总=I2（R+r）=.

2、电源内部消耗的功率：

P内==U’I=P总-P出。

3、电源的输出功率：

P出===。

若外电路为纯电阻电路，还有P出=。

由I=E/（R+r）t得P出=E2R/（R+r）2=E2/[（R-r）2/R+4r]，可见，当R=r（内外电阻相等）时，P出，且最大值为P出=，由P出-R图象（请自己画出）可知：

当Rr时，R增大时，P出。

4、电源的效率η

，所以当R增大时，效率η。

当R=r，电源有最大输出功率时，效率仅为，效率并不高。

这不是我们使用电源的目的。

四：

电源的U-I图象及其应用

闭合电路的中U-I图象，（请自己画出）由于路端电压U=E-Ir，知U是I的一次函数，为一条不过原点的在U、I轴上均有截距的直线。

由图可知：

1、路端电压U随I的增大而。

2、在I=0（开始）时，纵轴上截距为。

3、在U=0（短跑）时，横轴上截距为。

4、图象的斜率的绝对值为，一般地r=。

5、图象上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻R，R=。

答案：

一：

电能；把其它形式的能转化为电能；电压；内电压与外电压之和；U外+U内；减小；增大

二：

电动势；电阻之和；I=E/（R+r）；E-Ir；变小；增大；0；E；增大；减小；E/r；0

三：

UI+U’I；UIt+U’It；EI；E2/（R+r）；I2r；UI；EI-I2r；P总-P内；I2R；最大；E2/4r；

增大；减小；增大；50%

四：

减小；电源的电动势；短跑电流；电源的内阻；△U/△I；U0/I0

第六单元电表电阻的测量

一：

电表的改装

1、表头

①构造：

常用的表头主要由和放入永磁体磁场中的可转动的（又叫电枢）组成。

②表头测量电流、电压的原理：

当线圈有电流通过时，线圈在作用下带着指针一起偏转。

电流越大，越大，电流与偏转角一一对应，由指针所指的位置在刻度盘上直接读出电流值。

如果刻度盘上标有电压值，也可直接读出电压。

2、表头满偏值

①电流表（表头）的内阻：

电流表G的内电阻Rg叫做电流表的内阻。

②满偏电压：

Ug指的是电流表所能测量的，即量程。

③满偏电流：

Ig指的是电流表所能测量的，即量程。

注意：

Rg、Ug、Ig满足欧姆定律，即。

3、电流表改装大量程的电压表：

电流表G串联一个电阻（阻值为R）后改装成量程为U的电压表，U满足：

U=Ig（Rg+R），显然R越大，改装表的量程。

电压扩大量程的扩大倍数N=U/Ug，分压电阻R=Rg。

4、电流表G改装成大量程的电流表：

电流表G并联一个电阻（阻值为R）后，改装为大量程的电流表，新表的量程I满足：

IgRg=，即I=（1+Rg/R）显然R越小，改装表的量程。

上式也可以表示为R=Rg/（N-1），其中N为，即电流表扩大量程的倍数。

二：

伏安法测电阻

1、原理：

R=U/I，其中U为被测电阻两端电压，I为流经的电流。

2、两种方法：

内接法和外接法

①内接法：

电路形式（自己画出），误差：

R测=Uv/IA==>Rx。

适用条件：

当Rx>>RA时，即内接法适用于测量。

②外接法：

电路形式（自己画出），误差：

R测=Uv/IA=，即R测

适用条件：

当Ix>>IV时，即当RxRV时，R测与Rx的真实值很接近，则可知外接法适用于测量。

3、选择测量电路的原则

①当被测电阻Rx的大约阻值以及电压表和电流表内阻Rv、RA已知时，若Rx2>RvRA时，应该用；若Rx2

②当Rx的大约阻值未知时，采用试测法，将电流表、电压表及被测电阻Rx连成试测法所用的电路（自己补画出电路），若试接触点接在外接法处时两表示数为（U1，I1）当试接触点接在内接法处时两表示数为（U2，I2）。

若

，即示数变化明显，宜用电流表。

若

，即示数变化明显，宜用电流表。

三：

欧姆表

1、欧姆表主要由内阻为Rg、满偏电流Ig的电流计G、电池、组成，自己画出电路图。

2、红、黑表笔短接时，待测电阻Rx=0，调零，使指针满偏，Ig=E/（Rg+Ro+r），红、黑表笔断开时，Rx

∞，I=.

红、黑表笔间接入电阻Rx时，I=E/（Rg+Ro+r+Rx），所以Rx与电流I一一对应。

3、欧姆表的刻度，刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序。

4、注意事项：

①使用前进行调零，使指针指在的零刻度。

②要使被测电阻与其它元件和电源，不能用手接触表笔的。

③合理选择量程，使指针尽量指在附近。

④使用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行调零，然后再测量。

⑤读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的。

⑥测量完毕，拔出表笔，开关置于或，若长期不用，取出电池。

答案：

一：

永磁铁；线圈；磁场力；偏角；最大电压；最大电流；IgRg；越大；（N-1）；（I-Ig）R

越大；I/Ig

二：

被测电阻；（Ux+UA）/I；Rx+RA；大电阻；RxRv/（Rx+Rv）；<<；小电阻；内接法；

外接法；电压表；外接法；电流表；内接法

三：

调零电阻；0；不均匀；相反；机械；电流挡表盘；断开；金属杆；中间位置；

电阻（或欧姆）；倍数；交流电压最高挡；OFF挡

第七单元磁感应强度安培力

一：

磁场

1、磁体周围存在磁场，实验表明，通电导体周围也存在着磁场，磁场是一种物质。

2、磁现象的电本质：

①安培分子的电流假说认为，在原子、分子等物质微粒内部存在着，使每一个物质微粒都成为一个微小的磁体。

②分子电流实际上是由形成的。

③磁现象的电本质：

一切磁现象都是起源于。

3、磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用是通过发生的。

4、磁场方向：

规定在磁场中任一点小磁针受力的方向（或者小磁针静止时N极的指向）就是那一点的磁场方向。

5、磁感线：

①定义：

在磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的表示该位置的磁场方向，曲线的能定性地表示磁场的弱强，这一系列曲线称为磁感线。

它是为了形象地描述磁场在空间的分布情况而人为假设的有向曲线。

②电流（包括直线电流、环形电流、通电螺线管）周围的磁感线方向与电流方向的关系，可以由来判定。

③磁感线的特点：

磁感线都是闭合曲线，且不能。

二：

磁感应强度

1、磁场最基本的性质之一是对放入其中的电流有的作用，电流垂直于磁场时所受磁场力，电流与磁场平行是地，磁场力等于。

在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线和，受到的磁场力F与电流I和导线长度L的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度，定义式为：

B=。

磁感应强度的方向就是该位置的方向。

2、匀强磁场：

若某个区域里磁感应强度大小，方向，那么这个区域的磁场叫做匀强磁场，距离很近的两个异名磁极之间（除边缘之外）、长直密绕通电螺线管内部（除两端之外）都可以认为是匀强磁场，匀强磁场中的磁感线是的直线。

三：

安培力

1、安培力大小的计算

①通电直导线垂直于磁场方向时F=。

②通电直导线平行于磁场方向时F=。

2、安培力方向的判断

①通电直导线所受的安培力F的方向，磁场（磁感应强度）B的方向及电流I的方向之间的关系可以用。

②安培力F的方向既与的方向垂直，又与的方向垂直，即F总是垂直于所决定的平面。

答案：

一：

奥斯特；分子电流；分子电流；原子内部电子的运动；电荷的运动；磁场；N极；

切线方向；疏密；安培定则；相交

二：

磁场力；最大；零；F/IL；磁场；处处相等；都相同；平行等距

三：

BIL；0；左手定则；磁感应强度B；电流I；B和I

第八单元磁场对运动电荷的作用

一：

洛伦兹力

1、定义：

磁场对的作用力通常叫洛伦兹力。

2、大小：

①当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小为。

②当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力的大小为。

③只有电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力的作用，电荷在磁场中受到的磁场对它的作用力一定是零。

3、洛伦兹力的方向

①运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向可用来判定：

伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向的运动方向（或运动的反方向），所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力的方向。

②洛伦兹力的方向总是垂直于和所在的平面，但V和B不一定垂直。

4、洛伦兹力与安培力的关系

①是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的。

②一定不做功，但却可以做功。

二：

带电粒子在匀强磁场中运动（不计重力）

1、若V∥B，带电粒子以速度V做运动（此情况下洛伦兹力为零）。

2、若V⊥B，带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速度V做运动。

①向心力由洛伦兹力提供：

=mV2/R.

②轨道半径公式：

R=。

③周期：

T==。

频率：

f=1/T=，角速度：

ω=2π/T=。

说明：

T、f和ω的两个特点：

①T、f和ω的大小与轨道半径R和运行速率V无关，只与和有关。

②比荷q/m相同的带电粒子，在同样的匀强磁场中，T、f和ω均。

三：

本节知识在生活中的应用实例

1、质谱仪：

是测量带电粒子的和分析的重要工具。

从谱线的位置就可以知道圆周的，如果再知道粒子的带电量q，就可以计算出粒子的质量。

2、回旋加速器：

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，其周期T=，与运动速率V和半径R，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是。

这是回旋加速器能赖以工作的基础，利用磁场使带电粒子偏转，利用交变电场使带电粒子，只要交变电场的周期带电粒子做圆周运动的周期，带电粒子每运动就可以被加速一次，这样经过多次加速，带电粒