(物理)高中物理电学知识归纳.pdf
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1、1 高中物理电学知识归纳高中物理电学知识归纳 一、一、静电场静电场: 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 19 1.6 10eC 2.库仑定律: 2 Qq FK r 条件:真空中、点电荷;静电力常量 k=910 9Nm2/C2 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; 313221 qqqqqq 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,电场线的特点及作用. 3.力的特性(E):只要有电荷存在周围就存在电场 ,
2、电场中某位置场强: q F E (定义式)(定义式) 2 KQ E r (真空点电荷)(真空点电荷) d U E (匀强电场(匀强电场 E E、d d 共线共线) 4.两点间的电势差: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) Ed- q W U BA BA AB UBA(UBUA)与零势点选取无关) 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: q W 0A (相对零势点而言) 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上的场强特点和规律 6
3、.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 减仅变 s 时,E 不变。 充电后断电源q不变:当d增c减u=q/c增E=u/d= s kq4 d q/c 不变,仅变d
4、时,E不变; 9 带电粒子在电场中的运动 qU= 2 1 mv2;侧移 y= 2 0 2 mdv2 LqU ,偏角 tg= 2 0 mdv LqU 加速 2 mv 2 1 qEdquW 加 m 2qu v 加 偏转(类平抛)平行 E 方向:L=vot 2 竖直: 2 0 22 222 2mv LqU 4dU LU t md qU 2 1 t m qE 2 1 t 2 1 y 偏 加 偏偏 a tg= 加 偏 2dU LU V at V V 00 (为速度方向与水平方向夹角) 速度:Vx=V0Vy=at oo y v gt v v tg(为速度与水平方向夹角) 位移:Sx= V0tSy= 2 2
5、 1 at oo 2 2 1 v2 gt tv gt tg(为位移与水平方向的夹角) 圆周运动 在周期性变化电场作用下的运动 结论:结论: 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) 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 2 L tan y b ) 证: oo y v gt v v tg oo 2 v2 gt tv gt tg 2 1 2tgtg(的含义?) 二、恒定电流二、恒定电流: I= t q (定义)I=nesv(微观)I= R u R= I u (定义)
6、电阻定律:R= S L (决定) 部分电路欧姆定律:I U R U=IR R U I 闭合电路欧姆定律:I = Rr 路端电压:U = I r= IR输出功率:P出= II 2 r =I R 2 电源热功率:PI r r 2 电源效率: P P 出 总 = U = R R+r 电功:WQUUItI2RtU2t/R电功率 P=W/t =UIU2/RI2R电热:QI2Rt 对于纯电阻电路: W=IUt=I Rt U R t 2 2 P=IU = R U RI 2 2 对于非纯电阻电路:W=IUt I Rt 2 P=IUI r 2 E=I(R+r)=u外+u内=u外+IrP电源=uIt= +E其它P
7、电源=IE=IU+I2Rt 单位:Jev=1.910-19J度=kwh=3.6106J1u=931.5Mev 电路中串并联的特点和规律应相当熟悉 3 1、联电路和并联电路的特点(见下表) : 串联电路并联电路 两 个 基 本特点 电压U=U1+U2+U3+U=U1=U2=U3= 电流I=I1=I2=I3=I=I1+I2+I3+ 三 个 重 要性质 电阻R=R1+R2+R3+1/R=1/R1+1/R2+1/R3+ 111 12 RRR R= R R RR 12 12 电压U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=IIR=I1R1=I2R2=I3R3=U 功率P/R=P1/R1=P2/R2=P3
8、/R3=I 2 PR=P1R1=P2R2=P3R3=U 2 2、记住结论:并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻;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 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 方法:a、电流分支法电流分支法: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、等势点排列法等势点排列法:标出节点字
9、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U RR UR px x ,其中 Rp 起分压作用,一般称为限流电阻,滑线变阻器的连 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=U RR R PBAP AP ,当 滑
10、片 P 自 A 端向 B 端滑动时,负载上的电压范围为 0U,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 露内
11、总总 UUIRRi再讨论其它 2 直观法: 4 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) 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) 串 并 并联的电阻与之串局部 U I u I R 、 i i i 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。 定性分析:RI(
12、 E Rr)IrU(EIr) RI( E Rr)IrU(EIr) 特例: 外电路断路:RIIrUE。 外电路短路:RI(E r)Ir(E)U0。 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。 UI 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 qEqU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:EIU外IU内IEII2RI2r 说明电源提供的电能只有一部分
13、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。 (3)电源提供的电功率:又称之为电源的总功率。PEI E2 Rr RP,R时,P0。RP,R0 时,PmE 2 r 。 (4)外电路消耗的电功率:又称之为电源的输出功率。PU外I 定性分析:I E Rr U外EIr RE Rr 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。 定量分析:P外U外I RE2 (Rr)2 E2 (Rr)2 R 4r (当 Rr 时,电源的输出功率为最大,P外max 00 0 U U r0 I O E U内I1r UI1R P R O U I O E2 4r R1rR2 R
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