高2物理选修3-1知识点(2)
高2物理选修3-1知识点
三、等势面
1. 等势面：电场中电势相等的各点构成的面。
2. 等势面的特点
①等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功;
②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交;
③等差等势面越密的地方电场强度越大。
第5节 电势差
一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值
二、电场力的功
电场力做功的特点：电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关。
第6节 电势差与电场强度的关系
一、场强与电势的关系? (下图)
结论：电势与场强没有直接关系!
二、匀强电场中场强与电势差的关系
匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场方向距离的乘积
在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势.
电场强度的方向是电势降低最快的方向.
推论：在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上间距相同的两点间的电势差相等。
第7节 静电现象的应用
一、静电感应现象
1. 导体：容易导电的物体叫导体。
2. 导体中存在大量自由电荷。常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液等。
3. 静电感应现象：放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
4. 感应电荷：静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷。
二、静电平衡状态下导体的电场
1. 静电场中导体内电场分布
2. 静电平衡：电场中导体内(包括表面上)自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态。
3. 静电平衡导体的特性：
(1)导体内部场强处处为零
(2) 导体是等势体,表面为等势面
(3)导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直
三、导体上电荷分布
1. 法拉弟圆桶实验
2. 静电平衡时，超导体上电荷分布规律：
导体内部无净电荷，电荷只分布在导体的外表面
在超导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷位置几乎没有电荷。
3. 尖端放电：
四、静电屏蔽
1. 空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。
2. 静电屏蔽的两种情况
导体内腔不受外界影响：
接地导体空腔外部不受内部电荷影响：
3. 静电屏蔽的本质：静电感应与静电平衡
4. 静电屏蔽的应用：
电学仪器和电子设备外面金属罩、通讯电缆外层金属套
电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋
第8节 电容器的电容
一、电容器
1. 电容器：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，贮藏电量和能量。两个导体称为电容器的两极。
2. 电容器的带电量：电容器一个极板所带电量的绝对值。
3. 电容器的充电、放电.
操作：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，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。
现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能。
操作：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。
充电——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
放电——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
二、电容
1. 定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势U的比值，叫做电容器的电容
C=Q/U，式中Q指每一个极板带电量的绝对值
①电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量，跟电容器是否带电无关。
②电容的单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F。
常用单位有微法(μF)，皮法(pF) 1μF = 10-6F，1 pF =10-12F
2. 平行板电容器的电容C：跟介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。
是电介质的介电常数，k是静电力常量;空气的介电常数最小。
3. 电容器始终接在电源上，电压不变;电容器充电后断开电源，带电量不变。
第9节 带电粒子在电场中的运动
研究带电粒子在电场中的运动要注意以下三点：
1. 带电粒子受力特点。
2. 结合带电粒子的受力和初速度分析其运动性质。
3. 注意选取合适的方法解决带电粒子的运动问题。
一、带电粒子在电场中的加速
例1：在真空中有一对带电平行金属板，板间电势差为U，若一个质量为m，带正电电荷量为q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。
二、带电粒子在电场中的偏转
例2：如图所示，一个质量为m，电荷量为+q的粒子，从两平行板左侧中点以初速度v0沿垂直场强方向射入，两平行板的间距为d，两板间的电势差为U，金属板长度为L，
(1)若带电粒子能从两极板间射出，求粒子射出电场时的侧移量。
(2)若带电粒子能从两极板间射出，求粒子射出电场时的偏转角度。
三、带电粒子的分类
(1)基本粒子
如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。
(2)带电微粒
如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
第二章 恒定电流
第1节 电源和电流
一、电源
电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。(从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)
二、电流
1. 电流：电荷的定向移动形成电流。
2. 产生电流的条件
(1)导体中存在着能够自由移动的电荷
金属导体——自由电子 电解液——正、负离子
(2)导体两端存在着电势差
三、恒定电场和恒定电流
1. 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。
2. 恒定电流: 大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
四、电流(强度)
1. 电流：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流，即：单位：安培(A) 常用单位：毫安(mA)、微安(μA)
2、电流是标量，但有方向?规定正电荷定向移动方向为电流方向
注意：
(1)在金属导体中，电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反;
(2)在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反,导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
第2节 电动势
一、电动势
(1)定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。
(2)定义式：E=W/q
(3)单位：伏(V)
(4)物理意义：表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。
二、电源(池)的几个重要参数
(1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。
(2)内阻(r):电源内部的电阻。
(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.
第3节 欧姆定律
一、导体的电阻
(1)定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。
(2)公式：R=U/I(定义式)
说明：
A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R只跟导体本身的性质有关。
B、这个式子(定义)给出了测量电阻的方法——伏安法。
C、电阻反映导体对电流的阻碍作用
二、欧姆定律
(1)定律内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。
(2)公式：I=U/R
(3)适应范围：一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液。
三、导体的伏安特性曲线
(1)伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，这样画出的I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。
(2)线性元件和非线性元件
线性元件：伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。
非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件。
四、导体中的电流与导体两端电压的关系
(1)对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。
(2)在相同电压下，U/I大的导体中电流小，U/I小的导体中电流大。所以U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻(R)
(3)在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。