高2物理選修3-1知識點(2)
高2物理選修3-1知識點
三、等勢面
1. 等勢面：電場中電勢相等的各點構(gòu)成的面。
2. 等勢面的特點
①等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面的兩點間移動電荷，電場力不做功;
?、陔妶鼍€總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交;
③等差等勢面越密的地方電場強度越大。
第5節(jié) 電勢差
一、電勢差：電勢差等于電場中兩點電勢的差值
二、電場力的功
電場力做功的特點：電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置有關，與路徑無關。
第6節(jié) 電勢差與電場強度的關系
一、場強與電勢的關系? (下圖)
結(jié)論：電勢與場強沒有直接關系!
二、勻強電場中場強與電勢差的關系
勻強電場中兩點間的電勢差等于場強與這兩點間沿電場方向距離的乘積
在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上降低的電勢.
電場強度的方向是電勢降低最快的方向.
推論：在勻強電場中，沿任意一個方向上，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上間距相同的兩點間的電勢差相等。
第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應用
一、靜電感應現(xiàn)象
1. 導體：容易導電的物體叫導體。
2. 導體中存在大量自由電荷。常見的導體有：金屬、石墨、人體、大地、酸堿鹽溶液等。
3. 靜電感應現(xiàn)象：放入電場中的導體，其內(nèi)部的自由電子在電場力的作用下向電場的反方向作定向移動，致使導體的兩端分別出現(xiàn)等量的正、負電荷。這種現(xiàn)象叫靜電感應現(xiàn)象。
4. 感應電荷：靜電感應現(xiàn)象中，導體不同部分出現(xiàn)的凈電荷。
二、靜電平衡狀態(tài)下導體的電場
1. 靜電場中導體內(nèi)電場分布
2. 靜電平衡：電場中導體內(nèi)(包括表面上)自由電荷不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。
3. 靜電平衡導體的特性：
(1)導體內(nèi)部場強處處為零
(2) 導體是等勢體,表面為等勢面
(3)導體外部表面附近場強方向與該點的表面垂直
三、導體上電荷分布
1. 法拉弟圓桶實驗
2. 靜電平衡時，超導體上電荷分布規(guī)律：
導體內(nèi)部無凈電荷，電荷只分布在導體的外表面
在超導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積上的電荷量)越大，凹陷位置幾乎沒有電荷。
3. 尖端放電：
四、靜電屏蔽
1. 空腔導體或金屬網(wǎng)罩可以把外部電場遮住，使其不受外電場的影響。
2. 靜電屏蔽的兩種情況
導體內(nèi)腔不受外界影響：
接地導體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響：
3. 靜電屏蔽的本質(zhì)：靜電感應與靜電平衡
4. 靜電屏蔽的應用：
電學儀器和電子設備外面金屬罩、通訊電纜外層金屬套
電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋
第8節(jié) 電容器的電容
一、電容器
1. 電容器：任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導體可組成一個電容器，貯藏電量和能量。兩個導體稱為電容器的兩極。
2. 電容器的帶電量：電容器一個極板所帶電量的絕對值。
3. 電容器的充電、放電.
操作：把電容器的一個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個過程叫做充電。
現(xiàn)象：從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的聯(lián)系,兩個極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能。
操作：把充電后的電容器的兩個極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電。
充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強E增加, 電能轉(zhuǎn)化為電場能
放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強E減少,電場能轉(zhuǎn)化為電能
二、電容
1. 定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢U的比值，叫做電容器的電容
C=Q/U，式中Q指每一個極板帶電量的絕對值
?、匐娙菔欠从畴娙萜鞅旧砣菁{電荷本領大小的物理量，跟電容器是否帶電無關。
②電容的單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F。
常用單位有微法(μF)，皮法(pF) 1μF = 10-6F，1 pF =10-12F
2. 平行板電容器的電容C：跟介電常數(shù)成正比，跟正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。
是電介質(zhì)的介電常數(shù)，k是靜電力常量;空氣的介電常數(shù)最小。
3. 電容器始終接在電源上，電壓不變;電容器充電后斷開電源，帶電量不變。
第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動
研究帶電粒子在電場中的運動要注意以下三點：
1. 帶電粒子受力特點。
2. 結(jié)合帶電粒子的受力和初速度分析其運動性質(zhì)。
3. 注意選取合適的方法解決帶電粒子的運動問題。
一、帶電粒子在電場中的加速
例1：在真空中有一對帶電平行金屬板，板間電勢差為U，若一個質(zhì)量為m，帶正電電荷量為q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度。
二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
例2：如圖所示，一個質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子，從兩平行板左側(cè)中點以初速度v0沿垂直場強方向射入，兩平行板的間距為d，兩板間的電勢差為U，金屬板長度為L，
(1)若帶電粒子能從兩極板間射出，求粒子射出電場時的側(cè)移量。
(2)若帶電粒子能從兩極板間射出，求粒子射出電場時的偏轉(zhuǎn)角度。
三、帶電粒子的分類
(1)基本粒子
如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。
(2)帶電微粒
如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。
第二章 恒定電流
第1節(jié) 電源和電流
一、電源
電源就是把自由電子從正極搬遷到負極的裝置。(從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置)
二、電流
1. 電流：電荷的定向移動形成電流。
2. 產(chǎn)生電流的條件
(1)導體中存在著能夠自由移動的電荷
金屬導體——自由電子 電解液——正、負離子
(2)導體兩端存在著電勢差
三、恒定電場和恒定電流
1. 恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。
2. 恒定電流: 大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。
四、電流(強度)
1. 電流：通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流，即：單位：安培(A) 常用單位：毫安(mA)、微安(μA)
2、電流是標量，但有方向?規(guī)定正電荷定向移動方向為電流方向
注意：
(1)在金屬導體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向移動方向相反;
(2)在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反,導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。
第2節(jié) 電動勢
一、電動勢
(1)定義：在電源內(nèi)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)單位：伏(V)
(4)物理意義：表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多。
二、電源(池)的幾個重要參數(shù)
(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(zhì)，與電池的大小無關。
(2)內(nèi)阻(r):電源內(nèi)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.
第3節(jié) 歐姆定律
一、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只跟導體本身的性質(zhì)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
二、歐姆定律
(1)定律內(nèi)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)適應范圍：一是部分電路，二是金屬導體、電解質(zhì)溶液。
三、導體的伏安特性曲線
(1)伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓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。
四、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(zhì)，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。