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1、第一章静电场第一节、电荷及其守恒定律（ 5）自然界中的两种电荷（1） 正电荷和负电荷： 把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正 电荷，用正数表示， 则丝绸带负点；把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负 电荷，用负数表示，则毛皮带正 电。（2）电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引原子核式结构：包括原子核（质子“ 带正电 ” ）和核外电子（带负电）。通常说物体不带电是指物体中的质子所带的正电 与电子所带的负电在数量上相等，使整个物体对外不显电性。（ 3） 电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移个人过程中，电
2、荷的总量保持不变。2.三种起电方式（ 1）摩擦起电 ：两个相互绝缘的物体相互摩擦，使其中容易失去电子的物体由于失去电子而带正电，而另一个得到电子的物体带负点。原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷（ 2）感应起电 ：用静电感应的方法使物体带电，叫做感应起电静电感应：把一个带电的物体移近一个不带电的异体时，可以使导体带电的现象。规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷。例 ：如图所示，导体棒AB 靠近带正电的导体Q 放置 A 端带_负 _ 电荷 B 端带 _正_电荷。（3） 接触起电 ：一个带电的导体靠近一个不带电的导体而是这个不带电的导体带电的现象。
3、强调：三种起电方式的实质：电子的转移；三种起电方式都不是创造了电荷，也不是使电荷消失，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分，或从一个物体转移到另一个物体，转移过程中总量不变。3元电荷（1）电荷的多少叫做电荷量符号： Q 或 q 单位：库仑符号： C （2）人们把最小的电荷量叫元电荷，用e 表示。电荷量e 的值： e=1.6 10-19C 电子所带的电荷量的大小为e，为负电；质子所带电荷量大小也为e，但为正电。即q电=-1.6 10-19C；q质=+1.6 10-19C注意：所有带电体的电荷量都等于e的 整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。4.比荷（荷质比）：带电物体
4、的电荷量q 和物体质量m 的比值，比如电子的比荷为111.7610/eec kgmA B + Q 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 22 页第二节、库仑定律5.库仑定律： 真空中两静止电荷之间相互作用力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比作用力的方向在两个点电荷的连线上（1）表达式：122q qFkr（2）静电力常量k = 9 109 N m2/C2（3）适用条件：真空中静止点电荷记忆 ：关于 “ 点电荷 ” ，只要带电体的形状和大小跟它们之间的距离相比可以忽略时，带电体就可以看作点电荷（或者
5、说带电体本身大小和形状对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为质点）。点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的第三节、电场电场强度6 . 电场（1）电荷的周围都存在电场，电场是一种客观存在的物质；电荷之间的相互作用是通过电场发生的，（2）基本性质：引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用， 且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向可能不一样 .电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量. 7 . 电场强度（1）关于试探电荷和场源电荷检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响（2）电场
6、强度定义：电场中某一点的电荷受到的电场力（F）跟它的电荷量（q）的比值，叫做该点的电场强度，简称场强用E 表示。单位： N/C 或（ v/m）公式（大小）：FEq（适用于所有电场）方向性： 物理学中规定， 电场中某点的场强方向跟正 电荷在该点所受的电场力的方向相同，与 负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反唯一性和固定性：电场中某一点处的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q（试探电荷）无关，它决定于产生的电场本身，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关. 8.点电荷周围的电场（1）大小： E=2Qkr（只适用于点电荷的电场）（2）方向：正点电荷 发散，
7、场强方向以点电荷为圆心沿半径向外；负点电荷 汇聚，场强方向以点电荷为圆心沿半径向内指向负点电荷。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 22 页说明：公式E=kQ/r2中的 Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距离 从而使学生理解： 空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，这里的E 与 Q 有关。9.电场强度的叠加原理：如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强具有的叠加性 即电场中某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和举例： 两个点电荷Q1、Q2在 A 点产生
8、的场强E 为“Q1在 A 点产生的场强 E1与 Q2在 A 点产生的场强E2的矢量和（如右图）电场电场线图样简要描述电场电场线图样简要描述正点电荷发散状等量异号电荷相吸状负点电荷会聚状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线E1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 22 页10、电场线（1）电场线： 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向，电场线的疏密程度反应电场的强弱（密强疏弱）（2）静电场中电场线始于正电荷或无穷远， 止于负电荷或无穷远.它不封闭，也不在无电荷处中断；同时，任意两条
9、电场线不会在无电荷处相交或相切（3）电场线是为了形象的描述电场而引入的假想的线，实际不存在。11、匀强电场(1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场. (2)匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同(等间距 )的平行直线 .例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场. 第四节电势能、电势12.静电力做功(1)特点 : 在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。q 沿直线从A 到 B q 沿折线从A 到 M、再从 M 到 B q 沿任意曲线从A 到 B 结果都一样，即：W=qELAB =qEL
10、AM （2）电荷在电场中由于其位置而具有的能量叫做电势能。（3）静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：PBPAEEWAB电场力做正功，电荷的电势能减少；电场力做负功，电荷的电势能增加。电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。电荷在电场中某一点A 具有的电势能EP等于将该点电荷由A 点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W 对于正电荷，若电势能越小，则电势越低，对于负电荷，若电势能越小，电势越高。13电势 表征电场性质的重要物理量度等量同号电荷相斥状BM +q A F E精选学习资料 - - - -
11、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 22 页（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。是标量，只有大小，没有方向，但有正负（正负表示该点电势相对零电势位置电势的高低）。（2）公式：qEp（与试探电荷q 无关）单位：伏特（V） ，（3）电势与电场线的关系：沿电场线方向电势降低（4）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择（一般默认为大地或无穷远处电势为零）14等势面定义：电场中电势相等的点构成的面等势面的性质：在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电
12、荷，电场力不做功电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面越密，电场强度越大等势面不相交，不相切第五节、第六节电势差及电势差与电场强度的关系15.电势差（1）定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压用ABU表示。（2）公式：BAABU或ABABU所以有：ABBAUU注意：电势差也是标量，可正，可负，正负表示两点电势的高低，比如UAB0，则说明 A 点电势大于 B 点电势。电势的高低与零电势参考点的选取有关，但电势差与零电势参考点无关。16、静电力做功与电势差的关系（1）电荷 Q 在电场中从A 移动到 B 时，静电力做的功WAB等于电荷在A、B 两点的电势能之差。推导：
13、ABBABAPBPAABqUqqqEEW所以有：ABABqUW或qWUABAB即：电场中A、B 两点间的电势差等于电场力做的功WAB与试探电荷q 的比值。注意：电场中A、B 两点间的电势差跟移动电荷的路径无关，只与AB 位置有关（2）总结电场力做功的方法：WqE l（l为电荷初末位置在电场方向上的位移）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 22 页ABABqUW（UAB为电荷 初末位置间电势差的大小）ABPAPBWEE（EpA 、EpB分别是电荷在电场中A、B 两点的电势能）17.匀强电场中电势差与电场强度的关系：EdUAB(
14、只适用于匀强电场)说明：（ 1）d 为匀强电场中两点沿电场线方向的距离（等势面间的距离）。（2）电场强度与电势无直接关系电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为不为零取决于电势零点。如：处于静电平衡的导体内部场强为零，电势相等，是一个等势体，若不选它为电势零点，导体上电势就不为零。若选它为电势零点，则导体电势就为零。（结合说一说）电势为零的地方电场强度不一定为零。如：点电荷产生的电场中某点定为电势零点，但该点电场强度不为零，无穷远处场强和电势都可认为是零。电场强度相等的地方电势不一定相等，如在匀强电场中场强相等，但各点电势不等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等。电势相等的
15、地方电场强度不一定相等。如在等量的异种电荷的电场中，两电荷连线的中垂面是一个等势面，但场强不相等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等第七节静电现象的应用18.关于静电平衡（1）静电感应之后，导体内部和表面的电荷不再定向移动的状态叫静电平衡状态。（2）静电平衡后导体内部电场的特点：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处相等（注意：这时的场强是合场强，即外电场 和感应电场叠加的结果），导体表面任意一点的场强方向与该点表面垂直。处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有电荷。导体是一个等势体，导体表面是一个等势面，此时在导体表面和导体内部移动电荷，电场力不做功
16、。（3）静电屏蔽：具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零， 而且腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界点场内的影响，这种作用叫静电屏蔽。（4）避雷针是利用尖端放电的原理制成的一种避雷设施。第八节、电容器与电容19.电容器（ 1） 构造：两个彼此平行而又相互绝缘的导体都可以看成一个电容器。（ 2）电容器的充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 22 页分别带上了 等量的异种电荷，这个过程叫做充电。充电过程中，从灵敏电流计可以观察到短
17、暂的充电电流，极板带电量Q 增加，板间电压U 增加，板间场强E 增加，电能转化为电场能。（3）电容器的放电：把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和。电容器就不带电了，这个过程叫放电.。放电过程中，从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流，极板带电量Q 减少，板间电压 U 减少，板间场强E 减少，电场能转化为电能。20.电容（1）定义：电容器所带的电量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，叫做电容器的电容。（2）公式：UQC单位：法拉（F） ，还有微法（F）和皮法（ pF）1F=10-6F=10-12pF （3）电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的
18、性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的，与电容器是不是带电无关。（4）平行板电容器的电容:平行板电容器的电容C 与介电常数r成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离 d 成反比。平行板电容器的决定式：4SCkd板间真空：4rSCkd板间有介质：（5）平行板电容器间的电场可以认为是匀强电场，且UEd，U 为两极板间的电压，d 为两极板间的距离。第九节、带电粒子在电场中的运动21、带电粒子的加速（1）结合图示动手推导，当 v0=0 时， 带电粒子到达另一板的速度大小。方法一 ： （牛顿运动定律推导）先求出带电粒子的加速度：qEqUammd再根据22022vvaxad可求得当带电粒子从静
19、止开始被加速时获得的速度为：222qUqUvaddmdm方法二 ： （由 W=qU 及动能定理） ：由2102KWEmv得：212qUmv则粒子到达另一板时的速度为：2qUvm（2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式则2201122WqUmvmv得202qUvvm22、带电粒子的偏转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 22 页如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中（1）分析带电粒子的受力情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么? （3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研
20、究方法吗? 解析：（1）关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上。教师应及时引导：对于基本粒子， 如电子、质子、 粒子等， 由于质量m 很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。对于带电的尘埃、液滴、小球等，m 较大，重力一般不能忽略。（2）带电粒子以初速度v0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成90 角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解。（3）带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行。运动性质：（1）带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。（2）在平行于电场线方向上
21、，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动。设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为 v0试求：带电粒子在电场中运动的时问t；粒子运动的加速度；粒子受力情况分析； 粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y；粒子在离开电场时竖直方向的分速度；粒子在离开电场时的速度大小；粒子在离开电场时的偏转角度 。解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。粒子在电场中的运动时间0Ltv加速度qEqUammd竖直方向的偏转距离：22220011222qULqULyatmdvmdv粒子离开电场时竖直方向的速度为0yq ULva t
22、mdv速度为：22221000()Uq Lvvvvmd v精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 22 页粒子离开电场时的偏转角度 为：122000tanarctan.vqLUqLUvmv dmv d拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢 ?（ y， ）结论：与q、m 无关。第二章恒定电流第 1 节电源和电流1.电源： 能把自由电子从正极搬运到负极的装置，是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能（电能）的装置作用 ：保持电源两端的电势差（电压），使电路中有持续的电流（电
23、荷的定向移动形成电流）。2.恒定电场 ：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场3.恒定电流 ：大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流（1）定义： 物理上把通过导体横截面的电荷量q 跟通过这些电荷量所用的时间t 的比值称为电流。用I 表示电流。(2)定义式：qIt(3) 单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（ A） 。它们之间的关系是：1 mA=10-3A；1 A=10-6A （ 4）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。但电流是标量第二节电动势4.电动势（ 1） 定义：如果电源移送电荷q 时非静电力所做的功为W，那么
24、W 与 q 的比值qW，叫做电源的电动势。用 E 表示电动势，则：qWE。式中 W，q 的单位分别是焦耳（J） 、库仑（ C） ；电动势 E 的单位与电势、电势差的单位相同，是伏特（V） 。1arct an2ULU d214ULyU d精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 22 页电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。（ 2） 物理意义 ：反映电源把其它形式能转化为电能的本领。第三节欧姆定律5.欧姆定律（1）内容表述：即导体中的电流（I）跟导体两端的电压（ U）成正比，跟导体的电阻 (R)成反比，
25、这就是欧姆定律。(2）表达式：UUIRI在国际单位制中， 电阻的单位是欧姆， 简称欧，符号是 。 常用的电阻单位还有千欧（k） 和兆欧（M ） ：1 k =103 1 M =106注意 :欧姆定律的适用条件是纯电阻电路，如金属导体和电解液。对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用。6.导体的 U-I 图像图像的斜率表示电阻，斜率越大，则电阻越大。即UUkRII,由图可判断，ABRR7.导体的伏安特性曲线（I-U 图像）斜率的倒数表示电阻，斜率越大，则电阻越小，即1UURkII，由图可判断ABRR注意： 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件
26、；不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做 非线性元件 。8.实验 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线” 各电路原件连接好后，开关闭合前，调节滑动变阻器的滑片，使变阻器的有效电阻为最大，然后闭合开关，逐步移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，从0 开始记录电流和电压表的多组数据，直到电流达到它的额定电流为止。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 22 页实验结论：小灯泡的伏安特性曲线是一条过原点的曲线。9.串联电路的规律（1）电流：串联电路各处的电流相等，即3210IIII（2）电压
27、：串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即01U+12U+23U=03U（3）电阻：（如图 2.4-3）串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和，即21RRR10.并联电路的规律（ 1 ） 电 流 ： 并 联 电 路 的 总 电 流 等 于 各 支 路 电 流 之 和 。 即3210IIII（2）电压：并联电路的总电压与各支路电压相等。即1U=2U=3U=U（3）电阻：（如图2.4-4）并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即21111RRR思考与讨论 ：（1） n 个相同的电阻R0并联，总电阻等于一个电阻的n 分之一即0=RRn总（2）若干不同的电阻并联，总电阻比其中任何一个电
28、阻都要小11.电流表、电压表的改装常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。（1）电流表G（表头） 介绍表头的满偏电流Ig、内阻Rg和满偏电压 Ug。且gggUI R（ 2）把表头改装成电压表（方法： 串联一个较大电阻R）量程由 Ug变成 U，则：由表头与 R 串联可得 : ggRRgggggUUUUURRRRRUUgRUUU精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 22 页gRIII电压表总电阻：vggURRRI（ 3）把表头改装成电流表（方法：并联一个较小电阻R）量程由 Ig变成 I, 由表头与 R 并联
29、可得：电流表总电阻：ggAgR RURRRI12.焦耳定律（1）电流做的功：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I 和通电时间t三者的乘积，简称电功(2)电流做功的公式：WqUUIt，单位 :在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J；电功的常用单位有：千瓦时，俗称“ 度 ” ，符号是 kW h. （ 3）理解：电流做功的过程是用电器把电能 转化成其他形式能的过程；电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量。电流做功的实质是：导体中的恒定电场对自由电荷的 静电力在做功，电荷的电势能减小，其他形式的能在增加。（4）电流做功的快慢，即功率（P） ：WPI Ut这
30、是计算电功率普遍适用的公式（5）焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。电热和电功的区别：a：纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、白炽灯等。b：非纯电阻用电器：电流通过用电器以转化为热能以外的形式的能为目的，发热是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电等。在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即22WUItI RtUtQR热是通用的，没有区别。同理PU IIRUR22也无区别。在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W = UIt 分为两部分：一大部分转化为热能以外的其他形式的能（例如电流通过电动机，电动
31、机转动将电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q = I2R t。这里 W = UIt 不再等于Q = I2Rt，而是 W Q ，应该是 W = E其他+ Q，电功只能用W = UIt ，电热只能用Q = I2Rt 计算。13.电阻定律ggggRggRgIII RI RRRRIII精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 22 页（ 1） 电阻定律的表述：导体的电阻R 跟它的长度成正比，跟它的横截面积S 成反比。公式：LRS。对于一确定的导体，其电阻与加在它两端的电压无关，只与导体的自身有关。（2） 电阻率 的意义：
32、电阻率跟导体的材料有关，是反映材料导电性能好坏的物理量。在数值上等于用该材料制成的1m 长、截面积为21m的导体电阻值。材料的电阻率越小，说明其导电性能越好。电阻率的单位：欧姆米，简称欧米，符号是m 。（3） 电阻率与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性可以制成电阻温度计，但有的合金电阻率几乎不受温度的影响，可以制成标准电阻。14闭合电路的欧姆定律( 即为电动势 E）（1）意义：描述了包括电源在内的全电路中，电流强度与电动势及电路总电阻之间的关系。（2）公式：EIRr；常用表达式还有：EIRIrUUUEIr外外内；。（ 3） 、路端电压U（即 U外） ，内电压 U内随外电阻R
33、 变化的讨论：外电阻 R 总电流EIRr内电压UIr内路端电压UIREU内增大减小减小增大（断路）O O 等于E减小增大增大减小O（短路）EIr短（短路电流）EO闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对一定的电源，E，r 视为不变，因此，IUU内、 、的变化总是由外电路的电阻变化引起的。根据1EUrR，画出U R 图像，能清楚看出路端电压随外电阻变化的情形。还可将路端电压表达为UEIr，以E，r为参量，画出U I 图像。这是一条直线，纵坐标上的截距对应于电源电动势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线的斜率大小等于电源的内电阻，即maxtgEErIE r。精选学习资料 - - - -
34、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 22 页(4)、在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外电路电阻的关系是：PIUI RRrRRrRrR222224。由此式可以看出：当外电阻等于内电阻， 即 R = r 时，电源的输出功率最大，最大输出功率为Prmax24，电源输出功率与外电阻的关系可用PR 图像表示。电源输出功率与电路总电流的关系是：PIUIIrII rrr Ir22242。显然，当Ir2时，电源输出功率最大，且最大输出功率为：Prmax24。P I 图像如图所示。选择路端电压为自变量，电源输出功率与路端电压的关系是：PIUUrUrUrUrrU1
35、412222显然，当U2时，Prmax24。PU 图像如图所示。综上所述，恒定电源输出最大功率的三个等效条件是：（1）外电阻等于内电阻，即Rr。 （2）路端电压等于电源电动势的一半，即U2。 （3）输出电流等于短路电流的一半，即IIrm22。除去最大输出功率外，同一个输出功率值对应着两种负载的情况。一种情况是负载电阻大于内电阻，另一种情况是负载电阻小于内电阻。显然，负载电阻小于内电阻时，电路中的能量主要消耗在内电阻上，输出的能量小于内电阻上消耗的能量，电源的电能利用效率低，电源因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。同种电池的串联：n 个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为，内电阻为r，则串
36、联电池组的总电动势总n，总内电阻rnr总，这样闭合电路欧姆定律可表示为InRnr15. 多用电表（1）欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。欧姆表的结构：电流表G、电源、调零电阻（R）和红、黑两表笔组成。欧姆表的三个基准点。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 22 页如图，虚线框内为欧姆表原理图。欧姆表的总电阻=zgRRRRr内，待测电阻为Rx，则IRRrRRRxgxzx，可以看出，Ix随Rx按双曲线规律变化，因此欧姆表的刻度不均匀。当Rx= 0 时，IRIxzg 指针满偏，停在0 刻度；当Rx时，Ix0 指针不动，停在电
37、阻刻度；当RRxz时，IRIxzg212指针半偏，停在Rz刻度，因此Rz又叫欧姆表的中值电阻，如图所示。中值电阻Rz的计算方法：当用R1 档时，RzIg，即表盘中心的刻度值，当用Rn档时，RnRzz。欧姆表的刻度不均匀，在“” 附近，刻度线太密，在“ 0”附近，刻度线太稀，在“Rz” 附近，刻度线疏密道中，所以为了减少读数误差，可以通过换欧姆倍率档，尽可能使指针停在中值电阻两次附近133RRzz范围内。由于待测电阻虽未知，但为定值，故让指针偏转太小变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆低倍率档。反之指针偏角由太大变到指在中值电阻两侧附近，就得调至欧姆高倍率档。（2） 多用电表电流表、电压表和欧
38、姆表有一个共同特点是都有一个小量程的电流表作为表头，因此，将它们的构成元件进行组合，就组成一个可以测量电流、电压和粗略测量电阻的多用电表，也称万用表；其结构原理如图所示。（3).关于多用电表的调零多用电表的调零有两个，一个是电流调零，也叫机械调零；一个是电阻调零，也叫欧姆调零。电流调零是用小螺丝刀，轻轻转动表盘下中间部位的调零螺丝，使在电流表中无电流时，指针指在电流 “0”点。在实验前调节完毕后，整个实验过程中就不需要再调零了。电阻调零， 是选用欧姆档进行电阻测量前，让红、黑表笔短接（两表笔之间电阻为零），调节电阻调零电位器，使表的指针指在电阻“0”处。由于欧姆表各档位内部电阻各不相同，每换一
39、次档位，都要重新进行电阻调零。(4).欧姆表档位的选择欧姆表两表笔断开时，指针指在 “”，两表笔短接时， 指针指在 “0”，理论上讲0 的电阻都可以测量，但由于刻度的不均匀，读数误差很大，例如在指针偏角较小时，刻度盘数值很密，根本无法读数。欧姆表E E A B S 1 2 3 4 5 6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 22 页指针指在中值附近时比较精确。所以测量时应选择合适的档位，使指针偏转在中值附近时再读数。(5)欧姆表测电阻的一般步骤：（1）机械调零；（2）估计被测电阻大小，选好挡位，进行调零，试测电阻大小； （
40、3）若指针的偏角太大，说明所选的挡位较大，应换成低倍率的挡位，反之，则要换成高挡位；（4）换挡后再次进行调零，进行测量，记录数据；（5）测量结束后，应把开关旋到“OFF ” 挡，或交流电压最高挡。测量电阻时的注意事项：（1）当两表笔直接接触，调节R 无法使指针指到电阻零刻度时，应更换新电池； （2）测未知电阻时，应将未知电阻跟其电路分开；（3）测量时不要用手接触表笔的金属杆。(6)二极管及其单向导电性：晶体二极管是由半导体材料制成的电学元件，熟悉图中的二极管的外观、种类和符号；在电路中的符号如图所示， 用图中的实验可以了解它的单向导电性。甲图中小灯泡发光，说明二极管处于正向导通状态，乙图中小灯
41、泡不发光，说明二极管加反向电压时不导通。16. 实验：测定电池的电动势和内阻（1） 实验原理 :闭合电路欧姆定律. 伏安法：如图1，路端电压U=E-Ir ，改变外电阻R，测得多组U、I，代入公式可求得多组E、r 数值，取其平均值作为电池电动势和内电阻。由公式E=IR+Ir ，改变外电阻R 可得到多组I，代入公式可得多组E、r 的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图2 所示。由公式E=U+Ir 可得 E=U+URr，改变外电阻R 可得到多组U，代入公式可得多组E、r 的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图3 所示。（2） 数据处理（伏安法）公式法：根据闭合电路
42、欧姆定律，列方程组：1122EUI rEUI r解之，求得2112211221I UI UEIIUUrII作图法：公式U=E-Ir 对于一定的电池来说E，r是常量，可将 U、I看做一个一次函数的表达式，它的图 1 A E r S R 图 2 E r S R 图 3 V 图 4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 22 页U I图象是一条直线；以I为横坐标， U为纵坐标，用测定的几组I、U值画出 U-I 图象，如图 4所示，直线跟纵轴的交点即为电动势E值，直线斜率的绝对值即为内电阻r的值。（3） 注意事项为了使电池的路端电压
43、变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池 )。干电池在大电流放电时极化现象较严重，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 0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A，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。在画 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。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，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标 I必须从
44、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。17 简单的逻辑电路（1） 数字电路： 处理数字信号的电路叫数字电路；数字电路中最基本的逻辑电路是门电路。（2） “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”关系。具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。“与”门符号如图1 所示，逻辑关系是Y=AB，其真值表如表1 所示输入结果A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 输入结果A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 A B Y & 图 1 A B Y 图 2 精选学习资料 - - -
45、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 22 页（3） “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。“或”门的符号如图2 所示，逻辑关系是Y=A+B，其真值表如表2 所示。（4） “非”门：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑。具有“非”逻辑关系的电路叫“非”门。 “非”门的符号如图3 所示，逻辑关系是Y=A，其真值表如表3 所示。第三章磁场1.磁现象和磁场（ 1）物体具有吸引铁质物体的属性叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体；现在使用的磁体，多是铁、钴、
46、镍等金属或用某些氧化物制成的；磁体上磁性最强的部分叫做磁极；任何磁体都有两个磁极：南极、北极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。（2）丹麦物理学家奥斯特首先发现电流周围也存在磁场。（3）磁极与磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的作用是通过磁场来传递的。（4）规定在磁场中的任意一点小磁针静止时北极 的所指的方向，就是该点的磁场方向。（5）地球本身在地面附近空间产生的磁场，叫做地磁场，地磁场的分布大致就像一个条形磁铁外面的磁场。（6）磁场的基本性质：对放入磁场中磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。2.磁感线（1）定义：磁感线是为了形象描绘磁场中各点磁感应强度情况而假想出来的曲线，在磁场中画出一组
47、有方向的曲线，在这些曲线上每一点的切线方向，都和该点的磁场方向相同，这组曲线就叫磁感线。1 1 1 输入结果A Y 0 1 1 0 表 2 表 3 A Y 1 图 3 表 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 22 页（ 2）磁感线的特点是：磁感线上每点的切线方向，都表示该点磁感应强度的方向；磁感线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱； 在磁体外部，磁感线由N 极到 S极，在磁体内部磁感线从 S极到 N 极，形成闭合曲线，磁感线不能相交。（对于条形、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线画法必须掌握）。3.几种常见的
48、磁场（ 1） 条形磁铁和蹄形磁铁的磁场（ 2）电流的磁效应：奥斯特发现电流的磁效应，将小磁针放在通电直导线周围，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场。 （实验时直导线应南北放置，以排除地磁场的影响）（3） 电流产生的磁场的方向的确定：安培定则安培定则又称为右手螺旋定则，是确定电流磁场的基本法则，不仅适用于通电直导线，同时也适用于通电圆环和通电螺线管。对于通电直导线的磁场，使用时大拇指所指的方向为电流方向，弯曲的四指方向是磁感线的环绕方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示电流的环绕方向，大拇指的指向表示螺线管内部的磁场方向。直线电流的磁场：在周围产生的磁场是不均匀分布的，垂直于直导线
49、方向， 离直导线越远， 磁场越弱； 反之越强 （如图 3-1-1）环形电流的磁场：螺线管是由多个环形串联而成，所以通电螺线管与环形电流的磁场的确定的方法是相同的（如图3-1-2 所示）运动电荷的磁场：电流是由电荷的定向移动形成的，电流的磁场实质是运动电荷产生的，判断磁场的方向时要注意运动电荷的正负。地球磁场：地磁场的磁感线的分布与条形磁铁、通电螺线管的磁场相似如图3-1-3 所示，与地理南极对应的是地磁北极，与地理北极对应的是地磁南极（不考虑磁偏角时）。匀强磁场：如果某个区域里磁感应强度大小处处相等，且方向相同，这个区域里的磁场叫做匀强磁场匀强磁场是一种理想化的模型，大的异名磁极之间的磁场、通
50、电螺旋管内部（除去边缘区域）的磁场可以近似看作匀强磁场处理。匀强磁场的磁感线是一系列间距相等的平行直线图 3-1-1图 3-1-2图 3-1-3图 3-1-4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 22 页4.磁感应强度与磁通量（1）磁感应强度：将一小段通电直导线垂直磁场放置时，其受到的磁场力F 与电流强度I 成和正比、与导线的长度L 成正比， 其中FIL是与通电导线长度和电流强度都无关的物理量，它反映了该处磁场的强弱，定义FIL为该处的磁感应强度的大小，用B 表示，即FBIL，磁感应强度的单位为特斯拉（T） ，方向为该点的磁