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1、人教版高中物理选修3-1 精品教案库仑定律、电场强度(一)电荷守恒定律1、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，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。2、电荷的多少叫电荷量，单位库伦，用C 表示。最小的电荷叫元电荷，用e 表示，e=1.601019C 。3、带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比，111.7106eemC/kg. 叫做该粒子的比荷。4、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（1）公式221rqqkF（2）k=9.01
2、09N m2/c2 电荷量的单位是库仑（ C ） 、力的单位是牛顿（ N） 、距离单位米（ m ）K是静电力常量（3）适用条件：真空中，点电荷（注意：看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸）（4）微观粒子之间的万有引力远小于库仑力。（5）两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。5、点电荷：任何带电体都有形状和大小，其上的电荷也不会集中在一点上。当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，带电体的大小和形状忽略不计。这样的带电体可看作点电荷，点电荷类似于力学中的质点，它是一种理想化的物理模型。（二）电场电场强度1、电场的基本性质：就是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场
3、力。2、电场强度放入电场中某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。（1）公式FEq（2）单位 V/m 1V/m=1N/C 但 E 与 F 和 q 无关， E 由场源和位置决定。（3）矢量性：规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向。3、点电荷电场的场强2QEkr4、电场的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。5、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.典型例题：例 1、有三个完全相同的金属小球A
4、、B、C ，其中 A、B 分别带 14Q和Q的电量， C不带电，A、B 球心间的距离为r （远大于球的直径），相互吸引力为F。现让 C 球先接触A 球后，再与 B球接触，当把 C球移开后， A、B两球的作用力的大小将变为_F 。精析：A、B 可看成点电荷，2214FQKr，C 球与 A 球接触后，由电荷守恒定律知：A、C两球各带 7Q的电量； C球再与 B球接触后， B、C两球各带 3Q的电量，此时 A、B两球间名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 18 页 -
5、 - - - - - - - - 的相互作用为斥力21221FQKr13:2FF答案：32例 2、真空中的两个点电荷A、B相距 20cm ，A 带正电 QA=4.01010C，已知 A对 B的吸引力F=5.4108N ，则 B 在 A 处产生的场强大小为 _V/m ，方向 _；A 在 B 处产生的场强大小是 _V/m ，方向是 _. 精析：A 对 B 的作用力是 A的电场对 B的作用力， B对 A的作用力是 B 的电场对 A 的作用力，由牛顿第三定律知FBA=5.410 8N，则BABAAE135/FVmQ，方向由A 指向B，又由2ABQ QFkr106.0 10BQC，ABABE90/BFV
6、mQ方向由 B指向 A. 例 4、如图所示： q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与 q2之间的距为l1，q2与 q3之间的距为 l2，且每个电荷都处于平衡状态。(1) 如 q2为正电荷，则 q1为_电荷， q3为_电荷。(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是： _ 解析：就 q2而言， q1和 q3只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态，而对q1和 q3，若都带正电荷，各自均受制另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷 ，q2对其为吸引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态。现再对 q1列方程有： (I1I2)2112211322()Kk
7、q qq qIII可得： q2q3=l12(l1l2)2对 q2列方程有：22123221Kkq qq qII可得： q1q3=l12l22q1q2q3=l12(l1l2)2l12l22(l1l2)2l22总结：三点电荷都平衡规律，三个点电荷一定满足：(1) 在同一直线上； (2) 两同类一异； (3)两大夹一小。电势能电势和电势差1静电力做功的特点结合（右图）分析试探电荷q 在场强为 E 的均强电场中沿不同路径从 A运动到 B电场力做功的情况。q 沿直线从 A到 B q 沿折线从 A到 M 、再从 M到 B q 沿任意曲线线 A到 B 结果都一样即： W=qELAM =qELABcos【结论
8、】：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。2电势能电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。可用EP表示。静电力做的功等于电势能的减少量。写成式子为：PBPAEEWAB注意：电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势
9、能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能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=WAB求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低将电荷由 A点移到 B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在 A点电势能大于在 B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在 B点的电势能小于在 B点的电势能。电势能零点的规定 : 若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。零势能面的选择
10、 : 通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：ABABPAqELWE3电势（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能PE与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。（2）公式：qEp（与试探电荷无关）（3）单位：伏特（ V） 1V=1J/C （4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。 （电场线指向电势降低的方向）（5）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
11、数值决定于零电势的选择 （大地或无穷远默认为零）4、等势面的概念及特点（1）等势面电场中电势相同的各点构成的曲面叫做等势面。（2）等势面的特点电场线与等势面处处垂直，且总是由电势高的等势面指向电势低的等势面；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荷，电场力不做功处于静电平衡的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；导体表面的电场线与导体表面处处垂直。（3）熟悉匀强电场、点电荷的电场、等量异种电荷的电场、等量同种点电荷的电场的等势面的分布情况。点电荷电场中的等势面，是以电荷为球心的一簇球面；等量同种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面；名
12、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - 匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面. 5、电势差：1、电势差：（又叫电压）BAABU（1）定义： 电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量 q 的比值，叫 A、B两点之间的电势差UAB 。（2）定义式：qWUABAB（3）单位： 伏特符号： V 1V=1J/C（4）物理意义： 电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功
13、。说明：定义式qWUABAB中，ABW为 q 从初位置 A 移动到末位置B 电场力做的功，ABW可为正值，也可为负值， q 为电荷所带的电量，正电荷取正值，负电荷取负值。电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。公式ABABWqU适用于任何电场。2、电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，BAABU（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。；第六节
14、、电势差与电场强度的关系电场强度与电势差的关系：1、 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。ABUEd注：只适用于匀强电场d 是沿电场方向移动的距离。2、可以写做dUEAB他的意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。E 的单位为 V/m，即 1 V/m=1 N/C。第七节 静电现象的应用一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。二、1、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象
15、；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - 2、接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；三、静电屏蔽1、空腔导体的特点：静电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场2、静电屏蔽：外部电场对内部仪器没有影响。若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响四
16、 、重难点知识剖析1、电势与等势面（1）电势是描述电场中单个点的电场性质，而等势面是描述电场中各点的电势分布。（2）等势面的性质同一等势面上任意两点间的电势差为零；不同的等势面一定不会相交或相切；电场强度方向垂直等势面且指向电势降低的方向。2、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法(1) 电场线法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小(2) 做功判断法无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电
17、势能较小的地方移向电势能较大的地方(3) 场源电荷判断法离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小离场源负电荷越近，试验正电荷的电势能越小，试验负电荷的电势能越大3、电场中电势高低的判断和计算方法(1) 根据电场线方向判断因沿电场线方向各点电势总是越来越低，而逆着电场线方向电势总是逐渐升高(2) 根据等势面的分布和数值，都画在同一图上，直接从图上判定电势高低(3) 根据电场力做功公式判定当已知q 和 WAB时，由公式 WAB=qUAB，则ABABWUq判定4、电势能与电势的关系(1) 电势是反映电场电势能的性质的物理量还可以从能的角度定义电势：电场中某点的电荷具有的电势能
18、EP跟它的电荷量的比值，叫做该点的电势，即qEp，某点的电势与该点是否有电荷无关(2) 电势是由电场决定，电势能是由电场和电荷共同决定的它们都是标量、相对量当零势点确定以后，各点电势有确定的值由于存在两种电荷，则在某一点不同种电荷的电势能有的为正值，也有的为负值5、电势与场强的比较(1) 场强是反映电场力的性质，电势是反映电场能的性质，它们都是由比值定义的物理量，因而它们都是由电场本身确定的，与该点放不放电荷无关(2) 电场强度是矢量， 电场确定后，各点的场强大小和方向都惟一地确定了( 即各点场强大小有确定的值 ) 。电势是标量，是相对量 电场确定后，各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变名
19、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - (3) 电场线都能描述它们，但又有所不同：电场线的密度表示场强的大小，电场线上各点的切线方向表示场强的方向沿电场线的方向，电势越来越低，但不能表示电势的数值典型例题：1、下图是一匀强电场，已知场强E=2 102N/C现让一个电量q=4108C 的电荷沿电场方向从 M点移到 N点，MN 间的距离 s=30cm 试求：(1) 电荷从 M点移到 N点电势能的变化(2)M，N两点间的电势差
20、解析：(1) 由图可知，负电荷在该电场中所受电场力F 方向向左因此从M点移到 N点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能E等于电荷克服电场力做的功W 电荷克服电场力做功为W=qEs=4 10821020.3J=2.4 106J即电荷从 M点移到 N点电势能增加了2.4106J(2) 从 M点到 N点电场力对电荷做负功为WMN=2.4106J则 M ，N 两点间的电势差为即 M ，N 两点间的电势差为60V2、下列一些说法，正确的是（）A电场中电势越高的地方，电荷在那一点具有的电势能越大B电场强度越大的地方，电场线一定越密，电势也一定越高C 电场强度为零的地方，电势一定为零D某电荷在电场
21、中沿电场线的方向移动一定距离，电场线越密的地方，它的电势能改变越大解析：本题的关键是区分场强、电势、电势能概念以及与电场线的关系最易错的是，总是用正电荷去考虑问题而忽略有两种电荷的存在由于存在两种电荷，故A项错误电场线的疏密表示场强大小，而电场线的方向才能反映电势的高低，故B项错电势是相对量，其零电势位置可随研究问题的需要而任意确定故“一定为零”是错误的答案： D 5、如图所示， P、Q 两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离 d=10cm ，其中 Q板接地，两板间的A点距 P板 4cm 求：(1)P 板及 A点的电势(2) 保持两板间的电势差不变，而将Q板向左
22、平移 5cm ，则 A点的电势将变为多少 ? 解析：板间场强方向水平向左，可见Q 板是电势最高处 Q 板接地，则电势Q=0，板间各点电势均为负值利用公式UEd可求出板间匀强电场的场强，再由U=Ed可求出各点与Q 板间的电势差，即各点的电势值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - (1) 场强QA间电势差 UQA=Ed =5102(104)102V=30V A 点电势 A=30V，P点电势 P=UPQ=50V(2) 当
23、Q板向左平移 5cm时，两板间距离 d1=10cm 5cm=5cm Q板与 A点间距离变为 d=(104)cm5cm=lcm 电场强度Q 、A间电势差 UQA=Ed =1.01031.0102V=10V 所以 A点电势 A=10V第八节、电容器的电容1、电容器的电容、平行板电容器的电容(1) 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。公式：UQC单位：法拉（ F）还有微法（F）和皮法（ pF） 1F=10-6F 1pF=10-12F( 2) 常用电容器：聚苯乙烯电容器、电解电容器、平行板电容器、可变电容器. 其中电解电容器连接时应注意其“”、“”极. （3）电容的物
24、理意义 : 电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质决定的 , 与电容器是不是带电无关(4) 平行板电容器：平行板电容器的电容C 跟介电常数 成比，跟两板正对面积S 成正比，跟两板间距离d成反比，平行板电容器的决定式：真空kdSC4介质kdSCr4(6) 对电容器电容的两个公式的理解. 公式UQC是电容的定义式， 适用于任何电容器 . 对于一个确定的电容器，其电容只由本身的因素决定，而与其电荷量Q和电压 U无关. 公式kdSCr4是平行板电容器的决定式，只适用于平行板电容器. 第九节、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子在电场中加速带电粒子进入电场中加速，若不计粒子重力，根据动
25、能定理，有2201122WmmWqU2201122qUmm202=qUm当初速度00时，末速度的大小只与带电粒子的荷质比()qm和加速电压U 有关，而与粒子在电场中的位移无关. 2、带电粒子在电场中的偏转带电粒子沿垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，如图所示，设粒子的电荷量为q，质量为m ，初速度为v0，两平行金属板间电压为U，板长为 L，板间距离为d，则平行于板方向的分运动是匀速直线运动，L=v0t 垂直于板方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动。求电子射出电场时沿垂直于版面方向名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
26、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - 偏移的距离 y 和偏转的角度。位移212yat因为FqEammUEd所以22122qUyattdmyqUattdm0Lt0Lt所以，侧移距离222022qUqULytdmdm偏转角 满足200yqULtgdm3、示波管的原理(1) 结构：示波管是由电子枪、偏转电极和荧光屏组成的，管内抽成真空. (2) 原理：如果在偏转电极XX 上加上扫描电压，同时在偏转电极YY 上加上所要研究的信号电压，若其周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线. 4、研究带电粒子
27、在电场中运动的两条主要线索带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律研究时，主要可以按以下两条线索展开（1）力和运动的关系牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况（2）功和能的关系动能定理根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等这条线索同样也适用于不均匀的电场5、研
28、究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧（1）类比与等效电场力和重力都是恒力 ，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g 值的变化等（2）整体法 ( 全过程法 ) 电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题 ) 往往能迅速找到解题入口或简化计算恒定电流一、欧姆定律内容：导
29、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 , 即UIR名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - （适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。单位：欧姆，符号，且 1=1VA，常用单位： ( 欧姆) 、k（千欧）、M ( 兆欧) 换算关系： 1k=103 1M=106K电阻的伏安特性曲线：注意I-U 曲线和 U-I 曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点
30、的直线。二、电阻定律： 导体的电阻 R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。lRS（1） 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率。单位是m 。（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。 （3）材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大。半导体的电阻率随温度的升高而减小。注意：公式UIR是电阻的定义式，而lRS是电阻的决定式。 R 与 U 成正比或 R 与 I 成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压 U 0，它的电阻仍然存在。三、难点知识剖析例 1 、一个标有“ 220V 、60W ”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增
31、大到220V，在此过程中，电压U 和电流 I的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是（）解析：本题的思路是 UI 图像中，图线的斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大。如果图线是曲线，则表示导体中通过不同的电压、电流时它的电阻是变化的，这时电阻可以用该点曲线的切线斜率来表示。灯泡在电压加大的过程中，灯丝中的电流增大，温度升高，而金属的电阻率随着温度的升高而增大，所以灯丝在加大电压的过程中电阻不断增大， UI图线中曲线的斜率应不断增大。 A 图中斜率不变，表示电阻不变，C 图中斜率减小，表示电阻减小，D 图中斜率先变大后变小。只有 B图中斜率不断增大，符合电压不断变大的实际情况。答
32、案： ACD 说明：本题的难点在于是对 UI 图的物理意义的理解；是由2RPU计算的电阻值只是灯泡正常发光的阻值，而不是整个过程中的阻值。例 3、如图所示，由一个由电池、电阻R、开关 S 与平行板电容器组成的串联电路，开关闭合. 在增大电容器两极板间距离的过程中（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - A电阻 R中没有电流B电容器的电容变小C 电阻 R中有从 a 流向 b 的电流D 电阻 R中有从 b 流向 a 的电
33、流 UAB解析：图中电容器被充电，A 极板带正电， B 极板带负电。根据平行板电容器的大小决定因等可知，当增大电容器两极板间距离d 时，电容 C 变小. 由于电容器始终与电池相连，电容器两极板间电压UAB保持不变，根据电容的定义ABQCU，当 C减小时电容器两极板所带电荷量 Q都要减少， A 极板所带正电荷的一部分从a 到 b 经电阻流向电源正极，即电阻R中有从a 流向 b 的电流. 所以选项 B、C正确. 答案： BC 串联电路和并联电路一、串联电路的特点1、电流：串联电路中电流强度处处相等：I=I1=I2=I3. 2、电压：串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。U=U1U2U3
34、. 3、电阻：串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。R=R1R2R3（二）并联电路的特点1、电流：并联电路中干路中的总电流等于各支路中电流之和。I=I1I2I3. 2、电压：并联电路中，各支路两端的电压都相等。U1=U2=U3=U 3、电阻：并联电路中，总电阻的倒数，等于各支路电阻的倒数之和. 第五节、焦耳定律重、难点知识归纳和讲解1电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。表达式： W = IUt 其计算公式： W=qU ，W=UIt，W=Pt是普适公式而 W=I2Rt 和，2WtUR只适用于纯电阻电路的运算。1 度=1 千瓦时 =3.6106焦耳。
35、 (电功单位)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - 【说明】 ：表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。电流单位：安培（ A）毫安（ mA ）微安（ A）1 A =103mA = 106A适用条件： I 、U不随时间变化恒定电流。单位：焦耳（J）。1J=1VAs2、电功率：电流在一段电路上做功的功率P，等于电流 I 跟这段电路两端电压U的乘积。定义：单位时间内电流
36、所做的功表达式：WPUIt（对任何电路都适用）而 P=I2R，2pRU只适用于纯电阻电路。单位：为瓦特（W ）。1W=1J/s 额定功率和实际功率额定功率 ：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率 ：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U 、I 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。这里应强调说明 ：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。3、焦耳定律电流热效应（1）焦耳定律内容：电流
37、通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q=I2Rt 变形公式：2QtUR【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能， 故电功 W等于电热 Q ；这时 W= Q=UIt=I2Rt （2）热功率 ：单位时间内的发热量。即2QPRtI【注意】 和都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。对所有的电路都适用，而式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时WQ 。即W=Q+E其它或P =P热+ P其它、UI =
38、 I2R + P其它1、纯电阻电路 就是在通电的状态下，只发热的电路。电路中只有电阻、电源、导线，不对外做功 ，电能不能转化为热能以外的能量形式。例如：电灯，白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机。2、非纯电阻电路 含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等，除了发热以外，还对外 做功 ，电能一部分转化为电阻的内能，一部分转化为其他形式的能。例题精析例 1、一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A，松开转轴，在线圈两端加电压为2V 时，电流为0.8A，电动机正常工作。求该电机正常工作时，输入
39、的电功率是多少？电功机的机械功率是多少？精析：（1）由于电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可看作纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈的内阻为0.310.3rIU（2）电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入功率为：P入=I1U1=0.82=1.6W.名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 电动机的机械功率为： P机=P入I12r=1.6 0.821=0.96W说明： （1）在非纯电阻电路中，要注意
40、区别电功和电热；（2）对电动机：输入的功率P入=IU，发热功率 P热=I2R ，输出功率即机械功率为P机=P入P热=UII2R 闭合电路的欧姆定律重、难点知识归纳和讲解一：闭合电路1、闭合电路是由内电路和外电路组成的。总结：只有用导线把电源、用电器连成的循环电路叫做闭合电路，用电器、导线组成外电路，而电源内部为内电路。二、闭合电路欧姆定律2、闭合电路欧姆定律（1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。（2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r ，外电路的电阻为 R，那么电流 I 通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir ，电流流
41、过外电阻时的电压降为 U外=IR， E= IR+ Ir 得EIRr。该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，( 适用条件是外电路为纯电阻电路 ) 。由 E= U外U内，式中 E为电源的电动势； U外=IR，他是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压 , 这就是说电源的 电动势等于内外电路电势降落之和。三、路端电压与负载变化的关系电路中， 消耗电能的元件常常称为负载，负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。路端电压实际上就是外电压U外，为方便简单记为U U内=Ir ，得出路端电压的表达式为 U=E- Ir 1、路端电压与电流
42、的关系U=E Ir （普适式）其关系用UI 图象可表示为因为 U EIr rREI 其中， r=|tg |. 由上二式可知： 来有两个极端情况：（1）当 R ，也就是当电路断开时，I 0则 U=E 。当断路（亦称开路）时，路端电压等于电源的电动势。在用电压表测电源的电压时，是有电流通过电源和电压表，外电路并非开路，这时测得的路端电压并不等于电源的电动势。只有当电压表的电阻非常大时，电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电源的电动势。（2）当 R 0时，I Er，可以认为 U=0 ，路端电压等于零。这种情况叫电源短路，发生名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
43、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - 短路时，电流 I 叫做短路电流，EIr一般电源内阻都比较小，所以短路电流很大。由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路例 1、如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（）A增大 R1B减小 R1C 增大 R2D 减小 R2分析：电路是灯泡 R与 R2并联后再与电阻 R1串联。若增大 R1，灯泡两端电压变小，灯泡变暗。同样若减小R1，则灯泡变亮。若增大 R2，使得回路的总电阻增大，干路中电流减小，灯泡两端电
44、压变大，灯泡变亮。同样若减小 R2，则灯泡变暗。故 AD正确。答案： AD 例 5、如图所示的电路中R1、R2、R3和 R4皆为定值电阻， R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为 r0. 设电流表 A 的读数为 I ，电压表 V 的读数为 U.当 R5的滑动触点向图中a 端移动时（）AI 变大， U变小BI 变大， U变大C I 变小， U变大DI 变小， U变小分析：当滑头向a 移动时， R5的阻值变小，使R2、R4、R5的总阻值 Rab变小，从而引起总的外阻 R外的变小. 得到 Uab变小，所以的数值变小 . 答案： D 评注： 在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题时，
45、应根据电路的结构，由局部到整体的思路，得到总电流的变化情况，然后再到局部分析出电压和支路电流的变化情况。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - 磁场、安培力1、磁场（1）不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。（2）磁场的方向：物理学规定，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，就是那一点磁场的方向。2、磁感应强度（1）定义：在匀强磁场中，垂直于磁场方向放置的通电直导线，
46、所受的安培力F 跟电流强度 I 和导线长度L 的乘积之比，叫做通电导线所在处的磁感应强度，即ILFB，磁感应强度 B只是由磁场本身决定，与所放置的电流I 和导线长度 L 均无关。（2）单位：特斯拉，简称特，符号是T，。（3 方向： 把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向3、几种常见的磁场（1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。（2）磁感线的特点：a. 磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部由N 极到 S 极，内部由S 极到 N极。b. 任意两条磁感线不能相交。（3）通电直导线磁场的磁感线通电
47、直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。 用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。（4）环形电流磁场的磁感线环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。如图甲所示，环形电流方向与磁感线方向的关系也可以用右手定则来判断，如图乙所示 ，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的
48、大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 方向。（5）通电螺线管的磁感线通电螺线管表现出来的磁性很像一根条形磁铁，一端相当于北极（N） ，另一端相当于南极（S） ，形成的磁感线在通电螺线管的外部从北极（N）出来进入南极（ S） ，通电螺线管内部具有磁场，磁感线方向与管轴线
49、平行，方向都是由S极指向 N极，并与外部磁感线连接形成一些闭合曲线，其方向也可用安培定则判断，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，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图所示 。4、匀强磁场如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，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的磁场，通电螺线管内部的磁场都可以看成是匀强磁场。匀强磁场的磁感线为相互平行，等间距的平行线。5、磁通量 （1）定义： 磁感应强度 B与线圈面积 S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量（2）表达式： =BS （3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1T m2【注意
50、】 对于磁通量的计算要注意条件，即B 是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度， S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。磁通量是标量，但有正、负之分。（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）: 即BS上式表示 磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用 Wb/m2做单位即 磁感应强度FBILS6、安培力的大小和方向（1）定义：磁场对通电导线的作用力叫安培力。（2）大小 ：当通电导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，为F=BIL。当通电导线与磁场方向平行放置时，安培力最小，为零。当通电导线与磁场方向成其他任意角放置时，安培力介于最大值和最小值之间。F=BIL只适用于匀强磁场，对非匀强磁场