高中物理电磁学知识总结

高中物理电磁学公式、规律汇总稳恒电流

1、电流：（电荷的定向移动形成电流）

定义式：I = Q t

微观式：I = nesv，（n 为单位体积内的电荷数，v 为自由电荷定向移动的速率。

）（说明：将正电荷定向移动的方向规定为电流方向。

在电源外部，电流从正极流向负极；在电源内部，电流从负极流向正极。

）2、电阻：

定义式：R

U

I

（电阻R 的大小与U 和I 无关）

L

决定式：R = ρ

S

（电阻率ρ只与材料性质和温度有关，与横截面积和长度无关）

电阻串联、并联的等效电阻：

串联：R=R1+R2+R3 +??+R n

并联：1 1 1 1 R R R R

1 2 n

4、欧姆定律：

（1）部分电路欧姆定律（只适用于纯电阻电路）：

I U R

（2）闭合电路欧姆定律：I =

E R r

①路端电压：U = E －I r = IR

②有关电源的问题：

总功率：P 总= EI

输出功率：P 总= EI－I 2 2

r = I R （当R=r 时，P 出取最大值，为

2

E

4r

）

2 损耗功率：P r I r

电源效率：P

出

P

总

=

U

E

=

R

R+r

1

5、电功和电功率：

电功：W=UIt 电功率：P=UI

2

电热：Q= I Rt 热功率：P 热=

2

I R

对于纯电阻电路：W= Q UIt= 2

I Rt U = IR

2

对于非纯电阻电路：W Q UIt I Rt U

IR （欧姆定律不成立）电场

1、电场的力的性质：

电场强度：（定义式） E = F

q

（q 为试探电荷，场强的大小与q 无关）

点电荷电场的场强： E = kQ

2

r

（Q 为场源电荷）

匀强电场的场强： E =

U

d

（d 为沿场强方向的距离）

2、电场的能的性质：

电势差：U =

W

q

（或W = U q ）

U AB = φA- φB

电场力做功与电势能变化的关系：W = - E P

（说明：建议应用以上公式进行计算时，只代入绝对值，方向或者正负单独判断。）3、静电平衡

(1) 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。

(2) 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。

(3) 处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。

(4) 处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。

4、电容

Q

U

ΔQ

ΔU

定义式：C＝

＝

（Q 是指每个极板所带电荷量的绝对值。）

εS

决定式：C＝

4πkd

注意：①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U不变，

②平行板电容器充电后两极板与电源断开，Q不变

2

5、带电粒子在电场中的运动：

① 加速： q U= 1 2

2 - 0

mv

②偏转：（类平抛）

x= v o t v x = v o

y =

1 a t

2

v y = a t

2

a =

E q

m

v

y

tan θ =

v

x

磁场

1、磁场对通电导线的作用（安培力） ：F = BIL

（要求 B ⊥I ，力的方向由左手定则判定；若 B ∥I ，则力的大小为零）

2、磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力）

： f= qvB

(要求 v ⊥B, 力的方向也是由左手定则判定，但四指必须指向正电荷的运动方向； 若 B ∥v,则力的大小为零 )

3、带电粒子在磁场中运动：

当带电粒子垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动。

即： qvB = m

2

v

R

可得： r =

mv qB

,

T=

2 m

qB

(确定圆心和半径是关键 )

4、带电粒子在复合场中运动

①回旋加速器

/上交变电压的周期为带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期：

A A

T

2 ｍ

qB

粒子获得的最大速度与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子的最大速度就越大。

qv m B=m

2

v m

R

v

m

q B R

m

3

②质谱仪(同位素荷质比和质量的测定)

加速电场：

1

2

2

mv qU

磁场：d 2R 2mv

Bq

＋＋＋＋＋＋

③速度选择器（正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器）

洛伦兹力和电场力平衡：qvB=Eq ，v E

B

＋

v 说明：

a．这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。

－－－b．若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大。

若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小。

④磁流体发电机：

两极电势差达到最大值的条件 f = F, 即v 则磁流体发电机的电动势Bdv。E

B

/

B

d

,

F

I

C

⑤霍尔效应

D 当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压

U

H

2 q

L q vB

I＝nqsv

E

U

B

整理后，得：

IB

U H 令

nqd

k

1

nq

，因为n 为材

料单位体积的带电粒子个数，q 为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有：

4

U H k IB d

电磁感应

1、感应电流的方向判定：①导体切割磁感应线：右手定则；

②磁通量发生变化：楞次定律。

2、感应电动势的大小：

①E = BLv （要求L 垂直于B、v，否则要分解到垂直的方向上）

②E = n

t

（①式常用于计算瞬时值，②式常用于计算平均值）

交变电流

1、交变电流的产生：线圈在磁场中匀速转动，

若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动，

感应电动势瞬时值： e = E m sinωt , b c

E m = nBSω

2、正弦式交流电的四个值：

（1）峰值：E m=nBωS

∥，出现在B// S时刻，与线圈的形状及转轴所在的位置无关。

（2）瞬时值：从中性面（ B S）开始计时：e=E m sinωt

从垂直中性面（B// S）开始计时，e=E m cosωt（t ：指转过的角度）

（3）平均值：利用E感n 求解，是求解“通过导体横截面电量”的基础。

t

（4）“有效值”的理解：

峰值和有效值之间的“2 ”关系仅适用于正弦式交流电。

相同时间内“热效应相等”是求解有效值的根本原则。

电压表、电流表的测量值指“有效值”，凡未作特殊说明时，一般均指“有效值”。

（注意：平均值用来求“通过导体横截面电量”，而有效值用来求“电热”。）

3、电感和电容对交流的影响：

（1）电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频

（2）电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频

（3）电阻：交、直流都能通过，且都有阻碍

4、变压器原理（理想变压器）：

（1）功率：P1 = P2 （2）电压：U n

1 1 U n

2 2

5

I n

若有多个副线圈：n1I1= n2I2 + n3I3 （3）电流：如果只有一个副线圈： 1 2

I n

2 1

电磁场和电磁波

1、电磁振荡（LC 回路）的周期：T = 2 πLC

2、麦克斯韦的电磁场理论

（1）变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）；

（2）均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；

（3）振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡电场（磁场）；

可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。

3、电磁波：

变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。

（1）电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强 E 和磁感应强度 B 均与传播方向垂直且随时间变化，因此电磁波是横波。

（2）电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。

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在真空中的波速为c=3.0 ×10 m/s。

（3）波速和波长、频率的关系：c＝λf

注意：麦克斯韦预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，

后由赫兹用实验证实了电磁波的存在。

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