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第六章 静电场 第1课时 库仑定律、电场力的性质考点1.电荷、电荷守恒定律自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。1. 元电荷：电荷量的电荷，叫元电荷。说明任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。2. 电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，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，电荷的总量保持不变。考点2.库仑定律1. 内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的联机上。2. 公式：3. 适用条件：真空中的点电荷。4. 点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。考点3.电场强度1.电场1 定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。2 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。2.电场强度1 定义：放入电场中的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做改点的电场强度。2 单位：N/C或V/m。3 电场强度的三种表达方式的比较定义式决定式关系式表达式适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r:研究点到场源电荷的距离U:电场中两点的电势差d：两点沿电场线方向的距离向量性：规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为改点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。迭加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的向量和，这种关系叫做电场强度的迭加，电场强度的迭加尊从平行四边形定则。考点4.电场线、匀强电场1. 电场线：为了形象直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。2. 电场线的特点1 电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。2 始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。3 任意两条电场线不相交。4 电场线的疏密表示电场的强弱，某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。5 沿着电场线的方向电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线）。3. 匀强电场定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。特点：匀强电场中的电场线是等距的并行线。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匀强电场。4. 几种典型的电场线孤立的正电荷、负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、正点电荷与大金属板间、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线第2课时 电场能的性质考点1.电势差1. 定义：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与该电荷电荷量的比值就叫做AB两点的电势差，用表示。2. 定义式： 单位： 矢标性：是标量，当有正负，正负代表电势的高低 考点2.电势1. 定义：电势实际上是和标准位置的电势差，即电场中某点的电势。在数值上等于把1C正电荷从某点移到标准位置（零电势点）是静电力说做的功。2. 定义式： 单位：3. 矢标性：是标量，当有正负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低。 考点3.电势能1. 定义：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点到电势能为零处（电势为零）静电力所做的功。2. 定义式： 单位：焦耳（J）3. 矢标性：是标量，当有正负，电势能的正负表示该点电势能比零电势能点高还是低。4. 电场力做功与电势能变化的关系静电力对电荷做正功电势能就减小，静电力对电荷做负功电势能就增加。静电力对电荷做功等于电荷电势能的变化量，所以静电力的功是电荷电势能变化的量度。用表示电势能，则将电荷从A点移到B点，有考点4.等势面1. 定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2. 等势面的特点等势面一定跟电场线垂直电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面任意两等势面都不会相交电荷在同一等势面上移动时，电场力做功为零电场强度较大的地方，等差等势面较密几种常见的等势面如下：考点5.匀强电场中电势差和电场强度的关系1.匀强电场中电势差U和电场强度E的关系式为：2.说明只适用于匀强电场的计算式中的d的含义是某两点沿电场线方向上的距离，或两点所在等势面间距。由此可以知道：电场强度的方向是电势降落最快的方向。第3课时 电容器、带电粒子在电场中的运动考点1。电容器1. 构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。2. 充放电： （1）充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中。（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其它形式的能量。3电容器带的电荷量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值考点2.电容1定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的比值2定义式： 3电容的单位：法拉，符号：F4意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V所需的电荷量。5制约因素：电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身的结构决定的。对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。考点3.平行板电容器1平行板电容器的电容的决定式：即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两板正对的面积成正比，与两板间距成反比。2平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d考点4.带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的加速：对于加速问题，一般从能量角度，应用动能定理求解。若为匀变速直线运动，可用牛顿运动定律与运动学公式求解。2. 带电粒子在匀强电场中的偏转：对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后，受到的电场力恒定且与初速度方向垂直，做匀变速曲线运动（类平抛运动）。处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性：分合运动的独立性、分合运动的等时性、分运动与合运动的等效性。沿初速度方向为匀速直线运动、沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。基本关系：x方向：匀速直线运动Y方向：初速度为零的匀加速直线运动1离开电场时侧向偏转量：y 2离开电场时的偏转角： 推论1.粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。 推论2.位移和速度不在同一直在线，且tan=2tan。恒定电流 第1课时 电路的基本概念、部分电路考点1.导体中的电场和电流 3. 导线中的电场形成因素：是由电源、导线等电路组件所积累的电荷共同形成的。方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。2电流 导体形成电流的条件：要有自由电荷导体两端形成电压。电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。公式：电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。单位：A， 1A=103mA=106A微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。（适用于金属导体）.说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）考点2. 电动势1.非静电力：根据静电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，因此电源内部必然存在着从负极指向正极的非静电力。2.电源电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极送到正极所做的功跟被移送电荷量的比值，即说明：从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置。3、物理意义：反映电源把的能其它形式转化为电势能本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功。考点3. 电阻定律、电阻率1.电阻定律：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，导体的电阻还与构成它的材料及温度有关，公式：2.电阻率：上式中的比例系数（单位是m） ，它与导体的材料温度有关，是表征材料导电性质的一个重要的物理量，数值上等于长度1m，截面积为1m2导体的电阻值。金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用，半导体的电阻率随温度的升高而减小，有些合金的电阻率不受温度影响。考点4欧姆定律 5. 内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟它的电阻R成反比。6. 公式：7. 适用条件：适用与金属导电和电解液导电，对气体导体和半导体组件并不适用。4.导体的伏安特性曲线：用表示横坐标电压U，表示纵坐标电流I，画出的I-U关系图线，它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。线性组件：伏安特性曲线是直线的电学组件，适用于欧姆定律。3 线性组件：伏安特性曲线不是直线的电学组件，不适用于欧姆定律。考点5.电功和电功率、焦耳定律1.电功 ：在电路中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流，在此过程中电场力对自由电荷做功，在一段电路中电场力所做的功，用W=Uq=UIt来计算。2.电功率：单位时间内电流所做的功，P=W/t=UI3.焦耳定律：电流流过导体产生的热量，有Q=I2Rt来计算第2课时 闭合电路欧姆定律及电路分析考点1.电动势3. 物理意义：反映电源把的能其它形式转化为电势能本领的大小的物理量，它由电源本身的性质决定。4. 大小（在数值上等于）在电源内部把1C的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的功。 电源没有接入电路时两极间的电压。在闭合电路中内外电势降落之和。考点2. 闭合电路奥欧姆定律4. 内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟整个回路的电阻成反比。5. 表达式：6. 路端电压（U外）即电源的输出电压U外=E-Ir7. 路端电压与负载R（外电路电阻的关系）考点3. 闭合电路的功率考点4.逻辑电路1.“与”门：如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生.这种关系叫做“与”逻辑关系.具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门。（1）“与”逻辑电路（2）“与”门的逻辑符号（3） “与”门的真值表：（4） “与”门反映的逻辑关系2.“或”门：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足,某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系.具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门.（1）“或”逻辑电路（2）“或”门的逻辑符号（3） “或”门的真值表：（4） “或”门反映的逻辑关系3.“非”门：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做”非”逻辑关系,具有”非”逻辑关系的电路叫“非”门.（1）“非”逻辑电路（2）“非”门的逻辑符号（3） “非”门的真值表：（4） “非”门反映的逻辑关系第3课时 实验（7） 测定金属的电阻率实验 （8） 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验（9） 测定电源的电动势和内阻 实验（10） 练习使用多用电表考点1。测定金属的电阻率二、实验原理奥姆定律和电阻定律，用刻度尺测一段金属导线的长度L,用螺旋测微器测导线的直径d，用电压表和电流表测导体的电阻，由电路图如下所示三、实验器材 被测金属导线、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、电键、导线若干四、实验步骤1用螺旋测微器测量金属导线的直径，再由直径算出金属导线的横截面积。2. 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测导线的长度。3按照电路图连接好电路，注意滑动变阻器要调在适当的位置（此图中调在最左端），电流表、电压表的量程要选择恰当。4闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触片，使电流表、电压表分别有一恰当的读书，并记录下来。5继续调节滑动变阻器的滑动触片，重复步骤4，做三次，记录下每次电流表、电压表的读数。6.打开开关S，拆除电路，整理好实验器材。7.处理数据。 五、注意事项1由于所测金属导线的电阻值较小，测量电路应该选用电流表外接线路。2闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处于恰当的位置。3测电阻时电流不宜过大，通电时间不宜过长。4求R的平均值可以用二种方法：第一种用算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用U-I图像的斜率求出。考点2。描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的1.描绘小灯泡的伏安特性曲线。2.分析曲线变化规律。二、实验原理用电流表测流过小灯泡的电流，用电压表测出加在小灯泡两端的电压，测出多组对应的U、I值，在直角坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来。三、实验器材 小灯泡、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干四、实验步骤1连接电路：将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关用导线按照电路图连接起来。2. 测出小灯泡在不同电压下的电流。移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入已经画好的表格中。3画出伏安特性曲线。在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。在坐标纸上描出各做数据对应的点。注意横纵坐标的比例标度选取要适中，以使所描图线占据整个坐标纸为宜。将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线4.拆除电路，整理仪器。考点3。测定电源的电动势和内阻一、实验目的1. 测定电池的电动势和内电阻。二、实验原理如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的奥姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图像(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势E值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。 三、实验器材 待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10），电键，导线。四、实验步骤1电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值。 4. 打开电键，整理好器材。5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 考点4。练习使用多用电表一、实验目的五、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。 2干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。3要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U资料中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再平均。 4画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。 5干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的资料从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。 1.练习使用多用电表测电阻。二、实验原理多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百A，转换开关和测量线路相配合，可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。测量直流电阻部分即奥姆表是依据闭合电路奥姆定律制成的,原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有：当表笔间接入待测电阻Rx时，有：由得：当Rx=R中时，Ix=1/2Ig，指标指在表盘刻度中心，故称R中为奥姆表的中值电阻，由式可知每一个Rx都有一个对应的电流值Ix，如果在刻度盘上直接标出与Ix对应的Rx的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。 三、实验器材 多用电表，标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀。 四、实验步骤1机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指标指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“”插孔。2. 选挡：选择开关置于奥姆表“1”挡。3短接调零：在表笔短接时调整奥姆挡的调零旋钮使指标指在右端电阻零刻度处，若“奥姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。 4测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，读出指示的电阻值并与标定值比较，随即断开表笔。 5换一个待测电阻，重复以上2、3、4步骤，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“1”或“10”或“100”或“1k”挡。 6.多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。 五、注意事项1多用电表在使用前，应先观察指标是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零。2测量时手不要接触表笔的金属部分。3合理选择量程，使指标尽可能指在中间刻度附近.若指针偏角太大，应改换低挡位；若指针偏角太小，应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将指标示数乘以挡位倍率。4测量完毕后应拔出表笔，选择开头置OFF挡或交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏液腐蚀。第八章磁场 第1课时 磁场、磁场对电流的作用考点1. 磁场的基本概念4. 磁体的周围存在磁场。5. 电流的周围也存在磁场6. 变化的电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。7. 磁场和电场一样，也是一种特殊物质8. 磁场不仅对磁极产生力的作用， 对电流也产生力的作用9. 磁场的方向在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向 10. 磁现象的电本质:磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的 考点2. 磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极或电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用;对电流只是可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。5. 磁极和磁极之间有磁场力的作用6. 两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引，当通以相反方向的电流时，它们相互排斥7. 电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用 8. 磁体或电流在其周围空间里产生磁场，而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用9. 磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场来传递的 考点3。磁感应强度（向量）1.在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F安跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度，（BL，LI小）2.磁感应强度的单位:特斯拉，简称特，国际符号是T3.磁感应强度的方向: 就是磁场的方向 小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向磁感在线各点的切线方向就是这点的磁场的方向也就是这点的磁感应强度的方向4.磁感应强度的迭加类似于电场的迭加考点4. 磁感线1.是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点的磁场方向上磁感线的分布可以形象地表示出磁场的强弱和方向2.磁感在线各点的切线方向就是这点的磁场的方向. 也就是这点的磁感应强度的方向3.磁感线的密疏表示磁场的大小在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，表示那里的磁感应强度越大4.磁感线都是闭合曲线，磁场中的磁感线不相交 考点5.电流周围的磁感应线1直线电流的磁感应线：直线电流的磁感线方向用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向(即正电荷定向运动方向或与负电荷定向运动方向相反）一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向2通电螺线管的磁感线：通电螺线管的磁感线方向也可用安培定则来判定: 用右手握住螺线管让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向也就是说,大拇指指向通电螺线管的北极（通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似）考点6.磁通量1磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量S与B垂直：=BS S与B平行：=0 S与B夹角为：=BS=BSsin2 磁通量的单位: 韦伯，符号是Wb1Wb=1Tm23磁通量的意义:磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数多少。4.磁通密度: 从=BS可以得出B=/S ，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强叫做磁通密度，并且用Wb/m2作单位1T=1 Wb/m2=1N/Am5.磁通量是标量,但是有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正, 则从平面反一侧穿入的磁通量为负.考点7. 安培力的大小:在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积 F安BIL 通电导线方向与磁场方向成角时,F安BILsin1当IB时(=90),Fmax=BIL;2当IB时(= 0),Fmin= 0 ;安培力大小的特点：不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关。L是有效长度，不一定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0考点8. 安培力的方向1左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向2安培力方向的特点：总是垂直于B和I所决定的平面，即F安B且F安I（但B、L不一定垂直）。（1）已知B和I的方向，可用左手定则唯一确定F安的方向；（2）已知B和F安的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；（3）已知I和F安的方向，不能唯一确定B的方向；考点9. 磁电式电流表的工作原理由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角成正比，I越大指标偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指标偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。第2课时 磁场对运动电荷的作用考点1.洛仑兹力5. 定义：磁场对运动电荷受到的作用力叫做洛仑兹力 6. 大小：F洛=qvBsin ,(为B与v的夹角) （1）当vB时，F洛max=qvB; （2）当vB时，F洛min=0 ;7. 洛仑兹力的方向：由左手定则判断。注意：洛仑兹力一定垂直于B和v所决定的平面（因为它由B、V决定）即F洛B且F洛V;但是B与V不一定垂直（因为它们由自身决定）四指的指向是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向8. 特点：洛仑兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小。原因： F洛V9. 洛仑兹力和安培力的关系：F洛是F安的微观解释，F安是F洛宏观体现。考点2：带电粒子在磁场中的圆周运动 1若vB，则F洛=0，带电粒子以速度v做匀速直线运动.2若vB，则带电粒子在垂直于磁感应线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动 (1) 洛仑兹力充当向心力： (2)轨道半径：(3)周 期： (4)角 速 度： (5)频 率： (6)动 能：第3课时 带电粒子在复合场中的运动考点1. 带电粒子在复合场中的运动 1带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动，其受力情况和运动图景都比较复杂，但其本质是力学问题，应按力学的基本思路，运用力学的基本规律研究和解决此类问题。 2分析带电粒子在复合场中的受力时，要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否，在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力，它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关，而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动 (且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力, 力的大小随速度大小而变, 方向始终与速度垂直,故洛仑兹力对运动电荷不做功.3.带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动（电场、磁场均为匀强场）带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡，而洛兰兹力充当向心力.带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力，它们的合力也是恒力。当带电微粒的速度平行于磁场时，不受洛兰兹力，因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动； 当带电微粒的速度垂直于磁场时，一定做匀速运动。与力学紧密结合的综合题，要认真分析受力情况和运动情况（包括速度和加速度）。必要时加以讨论考点2.带电粒子在复合场中的运动实例运动的带电粒子在磁场中的应用：速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、霍尔组件等1速度选择器两平行金属板（平行金属板足够长）间有电场和磁场，一个带电的粒子（重力忽略不计）垂直于电、磁场的方向射入复合场，具有不同速度的带电粒子受力不同，射入后发生偏转的情况不同。如果能满足所受到的洛仑兹力等于电场力，那这一粒子将沿直线飞出。这种装置能把具有某一定速度（必须满足V=E/B）的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。而且：在装置确定的情况下，速度选择器所选则的粒子，与电性无关，只与带电粒子的速度大小方向有关，是名副其实的速度选择器。2磁流体发电机磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化成电能，两个平行金属板之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的正、负带电粒子）喷入磁场，这些等离子体在洛仑兹力的作用下，回分别打在两个金属板上形成电源的正负极，就可以给外电路供电。若外电路接通，等离子体时刻向两个金属板聚集形成持续电源。3质谱仪质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，让带电粒子飘进加速电场，后进入偏转磁场最终打在照相底片上，假设粒子质量为m，电量为q，加速电场电压为U，磁感应强度为B，可以得到打在照相底片的位置距离进入磁场，从这个结果可以看出如果粒子的电荷量相同而质量不同将打在照相底片的不同地方，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现在的质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。QBabc4回旋加速器：要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。产生这些高能“炮弹”的“工厂”就是各种各样的粒子加速器，人们首先想到用电场去加速带电粒子，然而产生很高的加速电压在技术是困难的。所以就想到了多次（多级）加速的方法：回旋加速器，它用电场加速，磁场让粒子“转圈圈”。这样技术上的高压可以通过多次加速实现，且可以减少加速器装置所占的空间。 电磁感应现象 愣次定律一、电磁感应1电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。产生的电流叫做感应电流2产生感应电流的条件：闭合回路中磁通量发生变化3. 磁通量变化的常见情况 (改变的方式)：线圈所围面积发生变化，闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致变化;其实质也是B不变而S增大或减小线圈在磁场中转动导致变化。线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。磁感应强度随时间(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数；或闭合回路变化导致变化(改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈或线框中产生感应电流，因此产生感应电流的条件就是：穿过闭合回路的磁通量发生变化4.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合，则只能出现感应电动势，而不会形成持续的电流我们看变化是看回路中的磁通量变化，而不是看回路外面的磁通量变化二、感应电流方向的判定1.右手定则:伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向(电源).用右手定则时应注意：主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判定，右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势“因电而动”用左手定则“因动而电”用右手定则应用时要特别注意：四指指向是电源内部电流的方向(负正)因而也是电势升高的方向；即：四指指向正极。导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便2.楞次定律(1)楞次定律(判断感应电流方向)：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 (感应电流的) 磁场 (总是) 阻碍 (引起感应电流的磁通量的) 变化 原因产生结果；结果阻碍原因。 (2)对“阻碍”的理解 注意“阻碍”不是阻止，这里是阻而未止。阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用)；磁通量减少时，阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用)，简称“增反减同”(3)楞次定律另一种表达：感应电流的效果总是要阻碍(或反抗)产生感应电流的原因. (F安方向就起到阻碍的效果作用)即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；使线圈面积有扩大或缩小的趋势； 有时应用这些推论解题 比用楞次定律本身更方便阻碍原电流的变化楞次定律 磁通量的变化表述：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。能量守恒表述： I感的磁场效果总要反抗产生感应电流的原因从磁通量变化的角度： 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。从导体和磁场的相对运动： 导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动。从感应电流的磁场和原磁场： 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。(增反、减同)楞次定律的特例右手定则楞次定律的多种表述、应用中常见的两种情况：一磁场不变,导体回路相对磁场运动；二导体回路不动,磁场发生变化。磁通量的变化与相对运动具有等效性：相当于导体回路与磁场接近，相当于导体回路与磁场远离。(4)楞次定律判定感应电流方向的一般步骤 基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何； 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增还是减)根据楞次定律确定感应电流磁场的方向(增反减同)再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法：常规法：据原磁场(B原方向及情况)确定感应磁场(B感方向)判断感应电流(I感方向)导体受力及运动趋势. 效果法：由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义.据阻碍原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速. (如F安方向阻碍相对运动或阻碍相对运动的趋势)B感和I感的方向判定：楞次定律(右手) 深刻理解“阻碍”两字的含义(I感的B是阻碍产生I感的原因)B原方向?；B原?变化(原方向是增还是减)；I感方向?才能阻碍变化；再由I感方向确定B感方向。楞次定律的理解与应用 理解楞次定律要注意四个层次:谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍原磁通量;阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身;如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”;结果如何?阻碍不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增加的还是增加,减少的还是减少.另外 “阻碍”表示了能量的转化关系,正因为存在阻碍作用,才能将其它形式的能量转化为电能; 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动.电磁感应现象中的动态分析：就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。一般可归纳为：导体组成的闭合电路中磁通量发生变化导体中产生感应电流导体受安培力作用导体所受合力随之变化导体的加速度变化其速度随之变化感应电流也随之变化周而复始地循环，最后加速度小致零(速度将达到最大)导体将以此最大速度做匀速直线运动“阻碍”和“变化”的含义 原因产生结果；结果阻碍原因。感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍引起感应电流的磁场。因此，不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反。产生产生阻碍磁通量变化 感应电流感应电流的磁场 法拉第电磁感应定律、自感一、法拉第电磁感应定律(1)定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。(即：由负到正)表达式：=?(普适公式) (法拉第电磁感应定律)感应电动势取决于磁通量变化的快慢(即磁通量变化率)和线圈匝数nB/t是磁场变化率(2)另一种特殊情况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时, 且导体运动方向跟磁场方向垂直。 E=BLv (垂直平动切割) (v为磁场与导体的相对切割速度) (B不动而导体动；导体不动而B运动)EBL2/2 (直导体绕一端转动切割) 二、感应电量的计算N 感应电量 如图所示，磁铁快插与慢插两情况通过电阻R的电量一样，但两情况下电流做功及做功功率不一样 三.自感现象1.自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象2.自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势自感电动势：E=L ( L是自感系数）：aL跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系线圈越粗，越长、匝数越密，它的自感系数越大，另外有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多 b自感系数的单位是亨利，国际符号是L，1亨=103毫亨=106 微亨3.关于自感现象的说明如图所示，当合上开关后又断开开关瞬间，电灯L为什么会更亮，当合上开关后，由于线圈的电阻比灯泡的电阻小，因而过线圈的电流I2较过灯泡的电流I1大，当开关断开后，过线圈的电流将由I2变小，从而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由cbad流动，此电流虽然比I2小但比I1还要大因而灯泡会更亮假若线圈的电阻比灯泡的电阻大，则I2I1，那么开关断开后瞬间灯泡是不会更亮的开关断开后线圈是电源，因而C点电势最高，d点电势最低过线圈电流方向与开关闭合时一样，不过开关闭合时，J点电势高于C点电势，当断开开关后瞬 间则相反，C点电势高于J点电势过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反，a、b两点电势，开关闭合时UaUb，开关断开后瞬间UaUb4.镇流器 是一个带铁芯的线圈，起动时产生瞬间高电压点燃日光灯，目光灯发光以后，线圈中的自感电动势阻碍电流变化，正常发光后起着降压限流作用，保证日光灯正常工作线圈作用：起动时产生瞬间高电压，正常发光后起着降压限流作用。 电磁感应与力学综合又分为两种情况：一、与运动学与动力学结合的题目（电磁感应力学问题中，要抓好受力情况和运动情况的动态分析），(1)动力学与运动学结合的动态分析，思考方法是：导体受力运动产生E感I感通电导线受安培力合外力变化a变化v变化E感变化周而复始地循环。循环结束时，a=0，导体达到稳定状态抓住a=0时，速度v达最大值的特点.例：如图所示，足够长的光滑导轨上有一质量为m，长为L，电阻为R的金属棒ab，由静止沿导轨运动，则ab的最大速度为多少（导轨电阻不计，导轨与水平面间夹角为，磁感应强度B与斜面垂直）金属棒ab的运动过程就是上述我们谈到的变化过程，当ab达到最大速度时： BlLmgsin I= E /R E =BLv由得：v=mgRsin/B2L2。(2)电磁感应与力学综合方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律导体运动v感应电动势E感应电流I安培力F磁场对电流的作用电磁感应阻碍闭合电路欧姆定律基本思路:受力分析运动分析变化趋向确定运动过程和最终的稳定状态由牛顿第二定律列方程求解)注意安培力的特点：纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系电磁感应中的动力学问题 解题关键：在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）基本思路方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.求回路中电流强度. 分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）.列动力学方程或平衡方程求解. ab沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力mg，支持力FN 、摩擦力Ff和安培力F安，如图所示，ab由静止开始下滑后，将是（为增大符号），所以这是个变加速过程，当加速度减到a=0时，其速度即增到最大v=vm，此时必将处于平衡状态，以后将以vm匀速下滑 (1)电磁感应定律与能量转化在物理学研究的问题中，能量是一个非常重要的课题，能量守恒是自然界的一个普遍的、重要的规律在电磁感应现象时，由磁生电并不是创造了电能，而只是机械能转化为电能而已，在力学中：功是能量转化的量度那么在机械能转化为电能的电磁感应现象时，是什么力在做功呢？是安培力在做功。在电学中，安培力做正功(电势差U)将电能机械能(如电动机)，安培力做负功(电动势E)将机械能电能，必须明确在发生电磁感应现象时，是安培力做功导致能量的转化功能关系：电磁感应现象的实质是不同形式能量的转化过程。因此从功和能的观点入手，分析清楚电磁感应过程中能量转化关系，往往是解决电磁感应问题的关健，也是处理此类题目的捷径之一。导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化，用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动（匀速直线运动或匀速转动），对应的受力特点是合外力为零，能量转化过程常常是机械能转化为内能，解决电磁感应能量转化问题的基本方法是: 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向. 画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式. 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程. (2)电磁感应与动量、能量的综合 方法： (1)从受力角度着手，运用牛顿运动定律及运动学公式变化过程是：导体受力做切割B运动产生E感I感(出现与外力方向相反的安培力体现阻碍效果)导线做a的变加速直线运动(运动过程中v变，E感=BLv也变，F安=BlL亦变) 当F安=F外时，a=0，此时物体就达到最大速度导线受力做切割磁力线运动,从而产生感应电动势,继而产生感应电流,这样就出现与外力方向相反的安培力作用,于是导线做加速度越来越小的变加速直线运动,运动过程中速度v变,电动势BLv也变,安培力BIL亦变,当安培力与外力大小相等时,加速度为零,此时物体就达到最大速度(2)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在非匀变速运动问题应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒解决此类问题往往要应用动量守恒定律(3)从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律基本思路：受力分析弄清哪些力做功，正功还是负功明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减由动能定理或能量守恒定律列方程求解能量转化特点：其它能（如：机械能）电能内能（焦耳热）(3)电磁感应与电路 综合分析 要将电磁感应、电路的知识，甚至和力学知识综合起来应用。在电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流，因此电磁感应问题又往往跟电路问题联系起来，解决这类问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律：如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；另一方面又要考虑电路中的有关规律：如欧姆定律，串并联电路的性质等。解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是： (1)确定电源明确哪部分相当于电源(产生感应电流或感应电动势的那部分电路)就相当于电源，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路利用法拉第电磁感应定律 E大小，利用楞次定律 E的正负极 (及I感方向)需要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的，在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源如无感应电流，则可以假设电流如果存在时的流向(2)分析电路结构，画出等效电路图(3)利用电路规律求解主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式求解未知物理量(4)图象问题 电磁感应中常涉及磁感应强度B、 磁通量、 感应电动势E或e 和 感应电流I随时间t变化的图线，即Bt图线、 一t图线、 e一t图线 和I一t图线。对于切割产生应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移X变化的图线，即eX图线和IX图线。这些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量，不管是何种类型，电磁感应中的图象常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决感应电流的方向和感应电流的大小。电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）大小是否恒定.用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围. 另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断. 棒平动切割B时达到的最大速度问题；及电路中产生的热量Q；通过导体棒的电量问题 （为导体棒在匀速运动时所受到的合外力）。求最大速度问题，尽管达最大速度前运动为变速运动，感应电流(电动势)都在变化，但达最大速度之后，感应电流及安培力均恒定，计算热量运用能量观点处理，运算过程得以简捷。Q=WF -Wf- （WF 为外力所做的功； Wf-为克服外界阻力做的功）；感应电量
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