物理选修3-1第一章第二章复习课件.ppt

静静电电场场两种两种电荷电荷元电荷元电荷e=1.610-19 C电荷守恒电荷守恒三种起电方式三种起电方式起电过程就是电子得失的过程起电过程就是电子得失的过程库仑定律库仑定律K=9.0 109N m2/c2适用条件：适用条件：真空中，点电荷真空中，点电荷 力的力的性质性质电场强度电场强度定义定义：E=F/Q，方向规定为正电荷的受力方向，方向规定为正电荷的受力方向；点电荷点电荷电场：电场：E=KQ/r2；匀强匀强电场：电场：E=U/d电场线电场线对电场的对电场的描述描述：切线表示方向，疏密表示强弱：切线表示方向，疏密表示强弱电场线的电场线的特点特点：由正电荷出发到负电荷：由正电荷出发到负电荷 终止终止几种常见的电场线几种常见的电场线例题例题2021/5/271静静电电场场能的能的性质性质电势：电势：A=Ao=W Ao/q对电场的描述；对电场的描述；等势面：等势面：等势面特点等势面特点电势处处相等，但场强不一定相等电势处处相等，但场强不一定相等与电场线垂直与电场线垂直电势差电势差UAB=A B=W AB/q电场力做功与电势差的关系电场力做功与电势差的关系W AB=q UAB电场力做功与电势能变化的关系：电场力做功与电势能变化的关系：W AB=EA-EB电荷在电场中的电荷在电场中的偏转，示波器偏转，示波器轨迹：轨迹：抛物线，类平抛运动抛物线，类平抛运动规律：规律：垂直电场线方向做匀速直线运动垂直电场线方向做匀速直线运动沿电场线方向做匀加速直线运动沿电场线方向做匀加速直线运动电容器电容器电容：电容：平行板电容器的电容：平行板电容器的电容：2021/5/272一一.电荷守恒定律：电荷守恒定律：电荷既不能创造，电荷既不能创造，也不能被消灭，它们也不能被消灭，它们只能从一个物体转移只能从一个物体转移到另一个物体，或者到另一个物体，或者从物体的一部分转移从物体的一部分转移到另一部分。到另一部分。2021/5/273(二二)电场、电场强度、电场线电场、电场强度、电场线 1.电电荷荷周周围围存存在在着着电电场场。静静止止的的电电荷荷产产生生的的电电场场称称为为静静电电场场。电电场场是是传传递递电电荷荷相互作用的物质。相互作用的物质。2021/5/2742.电场强度电场强度 电电场场强强度度是是反反映映电电场场的的力力的的性性质质的的物物理理量量。它它用用检检验验电电荷荷受受到到的的电电场场力力跟跟检检验验电电荷荷电电量量q的的比值来定义，即比值来定义，即 电场强度是矢量电场强度是矢量。方向：方向：是正电荷在电场中所受电场力的方向。是正电荷在电场中所受电场力的方向。大小：大小：是由电场本身的内在因素决定的，它与引入电是由电场本身的内在因素决定的，它与引入电场中的检验电荷无关。场中的检验电荷无关。2021/5/275 3.点电荷场强公式，即点电荷场强公式，即 4.匀强电场场强公式，即匀强电场场强公式，即2021/5/2765.电场强度的叠加电场强度的叠加o电场强度的叠加遵守平行四边形法则电场强度的叠加遵守平行四边形法则2021/5/2776.电场线 电电场场线线是是为为了了形形象象描描述述电电场场中中各各点点电电场场强强度度大大小小和和方方向向而而假假想想的的线线，电电场场线线上上每每一一点点的的电电场场强强度度方方向向沿沿该该点点的的切切线线方方向向；电电场场线线密密处处电电场场强强度度大大，电场线疏处电场强度小。电场线疏处电场强度小。静电场的电场线从静电场的电场线从正电荷出发到负电荷正电荷出发到负电荷终止终止。2021/5/2782021/5/2792021/5/2710(三三)电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面 1.电场力的功电场力的功:电电荷荷在在电电场场中中移移动动，电电场场力力做做功功的的数数量量跟跟电电荷荷移动的移动的路径无关路径无关。电电场场力力做做正正功功时时，电电势势能能减减小小；电电场场力力做做负负功功时时，电势能增大。电势能增大。2021/5/27112.电势能电势能:电电荷荷在在电电场场中中某某点点的的电电势势能能在在数数值值上上等等于于把把电电荷荷从从该该点点移移到到电电势势能能为为零零处处，电电场场力所做的功。力所做的功。2021/5/27123.电势电势:电电势势是是反反映映电电场场的的能能的的性性质质的的物物理理量量。电场中某点的电势定义为检验电荷在该点具有的电势能E跟检验电荷的电量q的比值，即 电势是标量，它有正、负，但不表示方向。电场中某点的电势大小及正负跟该点有无检验电荷无关，但与选取电场中电势能为零的点(零电势点)有关。正电荷在电势高的位置电势能大，负电荷在电势高的正电荷在电势高的位置电势能大，负电荷在电势高的位置电势能小位置电势能小2021/5/27134.电势差电势差(电压电压)o AB两点间的电势差两点间的电势差UAB在在数值上等于将检验电荷从数值上等于将检验电荷从A点点移至移至B点电场力所作的功点电场力所作的功WAB与检验电荷电量与检验电荷电量q的比值的比值（1）（2）2021/5/2714电功电功电势能电势能电势差电势差电势电势2021/5/2715 5.等势面等势面：等势面是电场中电势相等的点构等势面是电场中电势相等的点构成的面。成的面。o 电电荷荷沿沿等等势势面面移移动动，电电势势能能不不变变化化，电电场场力力不不做做功功。等等势势面面一一定定和和电电场场线线垂垂直直，电电场场线线的的方方向向是是电电势势降降低低的的方方向向。电电场场线线本本身身不不能能相相交交，等等势势面面本身也不能相交。本身也不能相交。点电荷电场的等势面是以点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一族球面；点电荷为球心的一族球面；匀强电场的等势面是与电匀强电场的等势面是与电场线垂直的一族平行平面。场线垂直的一族平行平面。2021/5/2716 说明说明:电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。o 例例如如，电电势势为为零零的的地地方方电电场场强强度度可可以以不不为为零零(电电势势为为零的地方可任意选取零的地方可任意选取)；o 电电场场强强度度为为零零的的地地方方电电势势可可以以不不为为零零(如如两两个个带带同同种种等等电电量量的的点点电电荷荷，其其连连线线的的中中点点处处电电场场强强度度为为零零，电电势势却却不为零不为零)。o 电电场场强强度度恒恒定定的的区区域域电电势势有高低不同有高低不同(如匀强电场如匀强电场)；o 等等势势面面上上的的各各点点，电电场场强强度度可可以以不不相相同同(如如点点电电荷荷形形成成的的电电场场的的等等势势面面上上，各各点点场场强不同强不同)。2021/5/27172.经常遇到的三个问题经常遇到的三个问题o（1）.比较场强的大小比较场强的大小,看电场线的疏密或等势面的疏看电场线的疏密或等势面的疏密。密。o（2）.比较电势的高低，看电场线的方向。电场线的方比较电势的高低，看电场线的方向。电场线的方向是电势降低的方向。向是电势降低的方向。o（3）.比较同一检验电荷在电场中两点所具有的电势能比较同一检验电荷在电场中两点所具有的电势能的多少，看电场力的方向。电场力作正功，检验电荷的的多少，看电场力的方向。电场力作正功，检验电荷的电势能减少。电势能减少。2021/5/2718o3.带带电电粒粒子子在在电电场场中中加加速速或或减减速速的的问问题题，多多应应用用动动能定理、能量守恒定律求解。能定理、能量守恒定律求解。2021/5/2719o 4.带带电电粒粒子子在在电电场场中中偏偏转转的的问问题题，如如带带电电粒粒子子穿穿过过匀匀强强电电场场时时的的偏偏转转问问题题，多多应应用用牛牛顿顿第二定律及运动合成知识求解。第二定律及运动合成知识求解。2021/5/2720o（1）.加速度加速度o（2）.侧向速度侧向速度o（3）.偏向角偏向角o（4）.侧向位移侧向位移o（5）.侧向位移与偏向角侧向位移与偏向角o（6）.增加的动能增加的动能2021/5/2721(五五)电容器和电容电容器和电容o1.电电容容是是反反映映电电容容器器容容纳纳电电荷荷本本领领的的物物理理量量。它它用用电电容容器器所所带带的的电电量量跟跟电电容容器器两两板板间间的的电电势势差的比值来定义，即差的比值来定义，即2021/5/27222.平行板电容器的电容平行板电容器的电容o 平平行行板板电电容容器器的的电电容容，跟跟介介电电常常数数成成正正比比，跟跟正对面积成正比，跟极板间的距离成反比，即正对面积成正比，跟极板间的距离成反比，即2021/5/27233.平行板电容器的电场o(1)电势差恒定o(2)带电量恒定2021/5/2724电动势电动势电源和电源和电流电流简简单单的的逻逻辑辑电电路路串联电路和并串联电路和并联电路联电路欧姆定律欧姆定律焦耳定律焦耳定律电阻定律电阻定律多用电表多用电表闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律实验：测定电池的实验：测定电池的电动势和内阻电动势和内阻第二章第二章 恒定电流恒定电流2021/5/27251 1、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压2 2、形成电流的条件：、形成电流的条件：（1 1）存在自由电荷）存在自由电荷 （2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压3 3、恒定电流、恒定电流:大小、方向都不随时间变化的大小、方向都不随时间变化的电流。电流。2.1 2.1 电源和电流电源和电流2021/5/2726（2 2）电流有方向，但它是标量。）电流有方向，但它是标量。规定：导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。规定：导体内正电荷定向移动的方向为电流方向。（1 1）定义式）定义式:I=q/t4.4.电流：电流：（3 3）金属导体中电流的计算式：）金属导体中电流的计算式：I=nqSvn为单位体积为单位体积内的自由电荷的个内的自由电荷的个数，数，S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v为自为自由电荷的定向移动速率。由电荷的定向移动速率。2021/5/27272.2 2.2 电动势电动势定义式：定义式：W：非静电力做的功：非静电力做的功q：电荷量：电荷量1 1、定义、定义:非静电力把正电荷从负极移到正极非静电力把正电荷从负极移到正极 所做的功跟它的电荷量的比值。所做的功跟它的电荷量的比值。2、物理意义：、物理意义：反映电源非静电力做功本领的大小。反映电源非静电力做功本领的大小。（把其他形式的能转化为电能（把其他形式的能转化为电能本领本领的大小）的大小）2021/5/2728一、电阻：一、电阻：1、定义式：、定义式：(取决于导体本身，取决于导体本身，与与U U、I I无关无关)2、决定式：、决定式：1 1=10=106 6 2.3 2.3 欧姆定律欧姆定律二、欧姆定律：二、欧姆定律：1、公式：、公式：2 2、适用范围：金属、电解液适用，、适用范围：金属、电解液适用，气体、半导体不适用。气体、半导体不适用。2021/5/2729三、导体的伏安特性曲线（三、导体的伏安特性曲线（I I-U U图象图象）图线斜率表示电阻的倒数图线斜率表示电阻的倒数 U UI I斜率斜率k=tan=k=tan=12R R1 1RR2 22021/5/27302.4 2.4 串联电路串联电路 和并联电路和并联电路2021/5/2731由欧姆定律可知由欧姆定律可知 三个主要参数：三个主要参数：内阻内阻R Rg g满偏电流满偏电流 I Ig g满偏电压满偏电压U Ug g电压表和电流表的改装电压表和电流表的改装2021/5/27361.1.电流表电流表G G改装成电压表改装成电压表I Ig gRUgRgURUV VU串联一个电阻串联一个电阻(分压分压)原理：原理：V VU由串联电路的特点：由串联电路的特点：2021/5/27372.2.电流表电流表G G改装成电流表改装成电流表URgRI Ig gI IR RI IAUI I原理：原理：并联一个电阻并联一个电阻(分流分流)由并联电路的特点由并联电路的特点:2021/5/2738 QI2Rt 电功和电热：电功和电热：1）纯电阻电路中：）纯电阻电路中：WUItI2RtQ P电电UI P热热QtI2R2）非纯电阻电路中：）非纯电阻电路中：WUIt 大于大于I2RtQ；P电电UI 大于大于P热热QtI2R P电电P热热P其它其它 2.5 焦耳定律焦耳定律2021/5/27391、电阻定律:内容：同种材料的导体内容：同种材料的导体,其电阻其电阻R R与它的与它的长长度度l成正比成正比,与它的与它的横截面积横截面积S S成反比成反比;导体导体电阻与构成它的电阻与构成它的材料材料有关有关.表达式表达式:2、电阻率、电阻率：反映反映材料材料导电性能好坏的物理量。导电性能好坏的物理量。单位单位:欧欧米（米（）2.6 导体的电阻导体的电阻2021/5/2740电阻率与温电阻率与温度的关系度的关系金属：金属：T合金：合金：电阻几乎不随电阻几乎不随温度温度变化变化锰铜合金、镍铜合金锰铜合金、镍铜合金标准电阻标准电阻电阻温度计电阻温度计某些材料当温度降低到一定温度时某些材料当温度降低到一定温度时=0R=0超导体超导体 2021/5/2741一、闭合电路的欧姆定律：一、闭合电路的欧姆定律：电路的组成：电路的组成：外电路：外电路：内电路：内电路：闭合电路：闭合电路：在外电路，沿电流方向电势降低。在外电路，沿电流方向电势降低。在内电路，沿电流方向电势升高。在内电路，沿电流方向电势升高。2.7 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律2021/5/2742 一、闭合电路的欧姆定律：一、闭合电路的欧姆定律：内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。E=IR+Ir=U外外+U内内1、表达式：、表达式：r路端电压路端电压2、变形式：、变形式：电源的电动势电源的电动势等于内外电路等于内外电路电势降落之和电势降落之和3、适用条件：纯电阻电路、适用条件：纯电阻电路2021/5/2743二、路端电压与电流的关系：二、路端电压与电流的关系：得：得：U外外=E-IrU-I图象：图象：=-rI+E由由E=U外外+U内内rEEr0纵截距：纵截距：E横截距：横截距：I短短斜率绝对值：斜率绝对值：r(图线的陡峭程度图线的陡峭程度)斜率斜率tan =-tan=-r2021/5/2744 关于电源的功率问题关于电源的功率问题 闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化电源提电源提供电能供电能外电路消外电路消耗的能量耗的能量内电路消内电路消耗的电能耗的电能r2021/5/2745三、电源的输出功率与效率三、电源的输出功率与效率1、推导：由、推导：由E=U外外+U内内r得：得：EI=U外外I+U内内I即：即：P总总=P外外+P内内电源提供的电源提供的电功率电功率EI电源的输出电源的输出功率功率U外外I电源内部的电源内部的发热功率发热功率I2r P出出=P总总-P内内2021/5/27462、电源最大输出功率（纯电阻电路）、电源最大输出功率（纯电阻电路）0RPrPmR1R2若若PR1=PR2，则，则r2=R1R22021/5/27473、电源的效率：、电源的效率：电源的效率随外电阻的增大而增大电源的效率随外电阻的增大而增大判断：电源的输出功率最大时，电源的效率最大。判断：电源的输出功率最大时，电源的效率最大。（错，因为当（错，因为当R=r时，电源输出功率最大，时，电源输出功率最大，此时电源效率只有此时电源效率只有50）2021/5/27482.8 2.8 多用电表的原理多用电表的原理2021/5/27492021/5/2750AABAABR1AABR2思考与讨论思考与讨论:能不能让它们共用一个表头制成一个多用电能不能让它们共用一个表头制成一个多用电表表?请完成最简单的多用电表的电路图请完成最简单的多用电表的电路图ABAR1R2123+-2021/5/2751EE问：开关问：开关S S调到调到1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6个位置时电表分别是个位置时电表分别是什么电表什么电表?（在识别电阻档（在识别电阻档和电压档电路时，可以把和电压档电路时，可以把虚线框中的电路当成一个虚线框中的电路当成一个电流表）电流表）2.2.在测量电流和电压时两个位置中哪个位置量程比较大在测量电流和电压时两个位置中哪个位置量程比较大?AB1234561 1、2 2为电流表为电流表3 3、4 4为欧姆表，为欧姆表，5 5、6 6为电压表为电压表 电流：电流：1 1大大电压：电压：6 6大大2021/5/2752问题：若测一个阻值为问题：若测一个阻值为810左右的电阻，左右的电阻，应该选择哪个欧姆档位？应该选择哪个欧姆档位？8108101 8.18.1100818110指针指在刻度指针指在刻度中央中央附近，误差较小。附近，误差较小。偏角小偏角小示数跨度大示数跨度大 不易读准不易读准偏角大偏角大示数过小示数过小大倍率放大误差大倍率放大误差2021/5/2753用欧姆表测量电阻的使用步骤用欧姆表测量电阻的使用步骤:1.1.机械调零：测量前，机械调零：测量前，应先检查电表指针是否应先检查电表指针是否静止在电流的零刻线处静止在电流的零刻线处（左端的（左端的“0”“0”位置），位置），如不指零，应用螺丝刀如不指零，应用螺丝刀轻轻转动定位螺丝，使轻轻转动定位螺丝，使指针指零。指针指零。2021/5/2754