高一物理竞赛电磁学：《电路》
高中物理奥赛之电磁学—2.2电路
§2、2电路2．2 ．1、电路连接与电表改装（1）串、并联电路的性质串联电路通过各电阻电流相同，总电压为各电阻两端电压之和，电压的分配与电阻成正比，功率的分配也与电阻成正比，即()an n n R I P R R R I U U U U II I 2212121=⋯++=+⋯++==⋯==串联电路总电阻n R R R R ⋯++=21并联电路各电阻两端电压相同，总电流为通过各支路电流之后，电流的分配与电阻成反比，功率的分配亦与电阻成反比，即U U U =⋯=21n n R UR U R U I I I I +⋯++=+⋯++=2121n n R U P 2=总电阻：nR R R R 111121+⋯+= （2）电表改装 ①欲将满偏电流为g I ，内阻为g R 的电流表改装为量程为U 的电压表，需将分压电阻R 和电流表串联，如图2-2-1所示，所谓量程为U 时，就是当电压表两端的电压为U时，gR图2-2-1通过电流表的电流为g I ，电流表分担的电压为g U 。
根据串联电路的规律有g g g g g R R U U U R U U R ⋅-=⋅= gg R I Un =即()gg gg gg R n R R I R I U R 1-=⋅-=电压表内阻gg gg g V nR R R I UR R R =⋅=+=通常，V R 都很大，理想情况下可认为∞→V R 。
②欲将内阻为g R ，满偏电流为g I 的电流表改装为量程为I 的电流表时，需将分流电阻R 和电流表并联，如图2-2-2所示。
同理可推得gRg R I I R ⋅=gI I n =gg gg R n R I I I 11-=⋅-=通常，R 很小)(g R R <<，可认为电流表内阻R R g =，理想情况下可认为0→R 。
③将电流表改装成欧姆表 简易欧姆表接法示意图如图2-2-3所示，0R 为调零电阻，表头内阻为g R ，满偏刻度为g I 。
高中物理竞赛专题之电学专题(共15张PPT)
uc
exp(
t) RC
i exp( t )
R
RC
i exp( t )
R
RC
一、有关电路的计算
1、电阻的计算
例1：一电缆的芯线是半径为 r1的铜线，在铜线外包一层同轴的
绝缘层，绝缘层的外径为r2，电阻率为ρ，在绝缘层外又用铅层
保护起来。当电缆在工作时，芯线与铅层之间存在着径向漏电 电流。试求长为l 的这种缆线的径向漏电电阻。 分析：由于漏电电流沿径向通过不同截面的圆柱，因此绝缘层 的电阻可视为无数圆柱薄层的电阻串联而成。
dl dR ρ πr 2
Ldr (r2 r1 )r 2
R
dR
r2
Ldr
r1 (r2 r1 )r 2
L r1r2
当r1 r2 r时
R
L
r 2
L S
r1
r
r2
O
l dl
几何关系：r r1 r2 r1
l
L
Ldr dl
r2 r1
电压U，求两球壳间的电流。
解：在两金属球壳间取半径为r的球面，则穿过此面的电流为
I j4r 2 j E KE 2
E I / 4K
r
而两金属球壳间的电势差
b
2d I / 4K
Ib
U a Edr d
dr
ln
r
4K a
I [ U ]2 4K
ln(b / a)
一、有关电路的计算
流由接触点流入地内，高地面水平，土地的电阻率为ρ，当人走
近输电线接地端，左右两脚（间距为l）间的电压称为跨步电压.
高中物理竞赛知识点
高中物理竞赛知识点摘要：在高中物理竞赛中，掌握一定的物理知识点对于取得好成绩至关重要。
本文将介绍一些高中物理竞赛中常见的知识点，包括力学、热学、电磁学和光学等方面的内容。
通过学习和理解这些知识点，同学们可以更好地准备和应对物理竞赛。
一、力学1. 牛顿三定律：牛顿第一定律（惯性定律）、牛顿第二定律（力与加速度的关系）、牛顿第三定律（作用力和反作用力）。
2. 运动学：匀速直线运动、匀加速直线运动、曲线运动、圆周运动等基本概念和计算方法。
3. 力学中的几个关键概念：作用力、质量、重力、摩擦力、弹力、弹性势能、动能、功和功率等。
4. 牛顿运动定律的应用：通过具体问题的分析和计算，掌握牛顿运动定律在实际运动中的应用，如斜面运动、谐振运动等。
5. 天体运动：了解行星运动和开普勒定律，理解宇宙中的引力作用。
二、热学1. 温度和热量：热学基本概念，包括温度、热量、热平衡、比热容等。
2. 热传导和传热：热传导的基本原理和计算，了解传热的三种方式：导热、对流和辐射。
3. 热力学定律：热力学第一定律（能量守恒定律）、热力学第二定律（热不可逆过程、熵增原理）等。
4. 热力学循环和功率：热力学循环的工作原理与效率计算，了解功率的概念和计算方法。
三、电磁学1. 电荷和电场：电荷的性质和基本单位，电场的概念和计算方法。
2. 电位差和电势：电场中两点之间的电位差和电势差的概念和计算。
3. 电流和电阻：电流的定义和计算，欧姆定律及其在电路中的应用。
4. 电路分析和电路图：串联、并联、混联电路的分析，理解电路图的符号和组成。
5. 磁场和电磁感应：磁场的产生和性质，电磁感应的基本原理和应用，包括法拉第电磁感应定律等。
四、光学1. 光的直线传播和折射：光的直线传播和折射的基本规律与计算方法，了解光的折射定律和斯涅尔定律。
2. 光的反射：光的反射定律和镜面成像的基本原理。
3. 光的干涉与衍射：理解干涉和衍射的基本概念和现象，了解杨氏双缝干涉和单缝衍射的基本原理。
物理竞赛练习题 电磁学
物理竞赛练习题《电场》班级____________座号_____________姓名_______________1、半径为R的均匀带电半球面，电荷面密度为σ，求球心处的电场强度。
2、有一均匀带电球体，半径为R，球心为P，单位体积内带电量为ρ，现在球体内挖一球形空腔，空腔的球心为S，半径为R/2，如图所示，今有一带电量为q，质量为m的质点自L点（LS⊥PS）由静止开始沿空腔内壁滑动，不计摩擦和质点的重力，求质点滑动中速度的最大值。
3、在-d ≤x ≤d 的空间区域内，电荷密度ρ>0为常量，其他区域均为真空。
若在x =2d 处将质量为m 、电量为q （q <0）的带电质点自静止释放。
试问经多长时间它能到达x =0的位置。
4、一个质量为M 的绝缘小车，静止在光滑水平面上，在小车的光滑板面上放一个质量为m 、带电量为+q 的带电小物体（可视为质点），小车质量与物块质量之比M ：m =7：1,物块距小车右端挡板距离为l ，小车车长为L ，且L =1.5l 。
如图所示，现沿平行于车身方向加一电场强度为E 的水平向右的匀强电场，带电小物块由静止开始向右运动，之后与小车右挡板相碰，碰后小车速度大小为碰前物块速度大小的1/4。
设小物块滑动过程中及其与小车相碰过程中，小物块带电量不变。
（1）通过分析与计算说明，碰撞后滑块能否滑出小车的车身？（2）若能滑出，求由小物块开始运动至滑出时电场力对小物块所做的功;若不能滑出，求小物块从开始运动至第二次碰撞时电场力对小物块所做的功。
E物理竞赛练习题 《电势和电势差》班级____________座号_____________姓名_______________1、两个电量均为q =3.0×10-8C 的小球，分别固定在两根不导电杆的一端，用不导电的线系住这两端。
将两杆的另一端固定在公共转轴O 上，使两杆可以绕O 轴在图面上做无摩擦地转动，线和两杆长度均为l =5.0cm 。
高中物理：电磁学和电路
高中物理：电磁学和电路1. 电磁学简介电磁学是一门研究电荷、电流和磁场相互作用的物理学科。
它主要包括静电学、恒定电流电场与恒定磁场的相互作用以及交变电流的现象等内容。
2. 静电学静电学研究没有运动的电荷之间的相互作用。
它涉及到像库仑定律这样描述点电荷间相互作用力的物理规律，以及通过对称性引入的高斯定律等。
2.1 库仑定律库仑定律描述了两个点电荷之间相互作用力与它们距离平方成反比。
数学表达式为F = k * (Q1 * Q2) / r^2，其中F是两个点电荷之间的力，k是库仑常量，Q1和Q2分别是两个点电荷所带的大小，r是它们之间的距离。
2.2 高斯定律高斯定律描述了通过某一封闭曲面环绕的总体或局部点电荷所产生的总体或局部通量。
它说明了电场线从正电荷流向负电荷的运动规律，可以简化计算工作。
3. 恒定电流电场与恒定磁场的相互作用在这个部分，我们将讨论通过导线中的恒定电流产生的磁场以及磁场对导线中的电流的影响。
3.1 安培环路定理安培环路定理描述了通过闭合回路所围成的区域内，总和为0（即没有净电荷）的静止导体中存在一个由电流产生的恒定磁场。
该定理表明磁感应强度沿闭合回路形成环绕性。
3.2 紧密螺旋线圈紧密螺旋线圈是具有一些特定形状和尺寸关系的导线组成的装置。
它们可以生成均匀且强大的磁场，适用于许多实际应用，如发电机和变压器。
4. 交变电流现象在这个部分，我们将探讨交变电流和交变磁场之间相互作用产生的一些特殊现象，包括感应现象和交流电路中的阻抗等。
4.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了通过导体环路所围成的区域内，磁场变化会诱发一个电动势。
它形成了电力产生器的基础原理，例如发电机。
4.2 交流电路中的阻抗在交流电路中，我们必须考虑到电路元件对于不同频率的交流信号产生的阻抗。
阻抗决定了电路中的电流和相位差。
常见元件如电感和电容都会显示出频率依赖性。
以上是关于高中物理中涉及到的一些内容，涵盖了静电学、恒定电流与磁场相互作用以及交变电流现象等主题。
中学奥林匹克竞赛物理教程电磁学篇
中学奥林匹克竞赛物理教程电磁学篇摘要：一、引言1.奥林匹克竞赛简介2.中学物理竞赛的重要性3.电磁学篇内容概述二、电磁学基本概念1.电荷与电场2.电流与电路3.磁性与磁场三、电磁学定律与原理1.库仑定律与电场强度2.电场与电势差3.欧姆定律与电路分析4.安培定律与磁场5.电磁感应定律四、电磁学典型问题解析1.电场问题2.电路问题3.磁场问题4.电磁感应问题五、竞赛题型与解题技巧1.选择题解题技巧2.计算题解题技巧3.实验题解题技巧六、电磁学相关竞赛题库1.历年竞赛真题解析2.模拟试题训练3.拓展阅读与参考资料七、结语1.电磁学篇学习重要性2.参赛者素质要求3.持续学习与实践的建议正文：一、引言随着科学技术的不断发展，奥林匹克竞赛在我国日益受到重视，其中中学物理竞赛作为基础学科竞赛之一，具有极高的选拔性和实用性。
本文将重点介绍中学奥林匹克竞赛物理教程电磁学篇，帮助广大师生更好地掌握电磁学相关知识，提高竞赛水平。
电磁学篇主要包括电荷与电场、电流与电路、磁性与磁场等基本概念，以及电磁学定律与原理。
掌握这些知识对于理解现实生活中的物理现象以及参加物理竞赛具有重要意义。
二、电磁学基本概念1.电荷与电场：电荷是物质的基本属性，电场是电荷产生的周围空间的物理场。
了解电荷分布、电场线的特点有助于分析电场问题。
2.电流与电路：电流是电荷的定向运动，电路是电流流动的路径。
学会分析电路结构、计算电流电压等基本电路问题是解决电磁学问题的关键。
3.磁性与磁场：磁性是物质的基本属性，磁场是磁性物质产生的周围空间的物理场。
掌握磁场的性质和磁场线的变化，能帮助我们更好地解决磁场相关问题。
三、电磁学定律与原理1.库仑定律与电场强度：库仑定律描述了电荷之间的相互作用力，电场强度是描述电场力的物理量。
学会计算电场强度，能帮助我们更好地分析电场问题。
2.电场与电势差：电势差是描述电场能的物理量，与电场强度密切相关。
理解电势差的含义和计算方法，有助于解决电场与电路问题。
高中物理学科电磁学知识应用中的电路分析
高中物理学科电磁学知识应用中的电路分析高中物理学科电磁学知识应用中的电路分析电磁学是物理学中一个重要的分支学科，而在高中物理学科中，电磁学的应用尤为广泛。
电路分析是电磁学中的重要内容，它涉及到电流的传导、电压的变化等一系列电路中的基本概念和原理。
在本文中，我将介绍电路分析的基本概念、常用方法以及其在实际应用中的重要性。
1. 电路分析的基本概念电路是由电源、导线和电器元件等组成的闭合路径。
而电路分析，就是通过对电路中的各种参数进行测量和计算，来了解电流、电压、电阻等物理量之间的关系。
在电路分析中，我们常用欧姆定律和基尔霍夫定律来描述电路中的电流和电压。
欧姆定律表明了电压与电流之间的关系，即U=IR，其中U为电压，I为电流，R为电阻。
而基尔霍夫定律则描述了电流在电路中的分布和合成规律，其中有节点电流定律和回路电压定律。
2. 电路分析的常用方法在电路分析中，我们通常会采用串并联、等效电路和电路定理等方法来简化复杂的电路甚至解决一些实际问题。
首先，串并联法是电路分析中常用的一种方法。
通过将电路中的电阻、电容和电感等元件按照一定的方式连接起来，可以将复杂的电路简化为简单的串联电路或并联电路，从而更方便地计算电流和电压。
其次，等效电路是另一种有效的电路分析方法。
等效电路可以将复杂的电路用一个简单的电路代替，这样可以大大简化电路分析过程。
等效电路通常可以通过电阻串并联、电压和电流分配等方法得到。
最后，电路定理也是电路分析中常用的一种方法。
电路定理包括奥姆定律、基尔霍夫定律、叠加定理等，这些定理可以帮助我们更快地求解电路中的电流和电压。
3. 电路分析在实际应用中的重要性电路分析在实际应用中具有重要的作用。
电路分析不仅可以帮助我们更好地了解电流和电压的变化规律，还可以解决实际电路中的问题。
在电子工程领域，电路分析是设计和开发电子产品的基础。
通过对电路中各种元件进行合理的选取和布局，可以实现电路的稳定工作，并获得所需要的电压和电流。
高中物理竞赛—电磁学(详版)-第五章 电路5.9变压器和三相电(共15张PPT)
I 2r
R
r
2 r
2
(R
r r)2
什么情 况下输 出功率 最大？
dP出 0 dR
r R时最大
P出
2
4r
＝P耗
电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比 负载电阻越大，效率越高
P出 R
P Rr
要求获得最大输出功率与电源效率高不能同时
满足（输变电路 ；无线电设备 ）
2005.5
北京大学物理学院王稼军编
iA iB iC Il Il 3I
2005.5
北京大学物理学院王稼军编
三相电功率
三相交流电的电功率等于各相功率之和，在 三相负载完全相同的情况下（设电源采用星 形接法）三相电路的总平均功率为
P 3U I cos
若负载是星形接法
Ul 3U , I l I P 3U I cos
若负载是三角形C＝Ul
相电压有效值为U
关系： Ul 3U
三角形接法
（三相三线制）
三个线圈首尾相接
Ul U
2005.5
北京大学物理学院王稼军编
负载连线
中 线 电 流 电流？
设电源为三相四线制，负载 还有两种接法
星形联接
负载两端电压为相电压； 三相电流彼此差 2/3
五盏相同的电灯，其中a相点燃
了三盏，b相点燃了两盏，c相一 盏也没点燃。求中线接通和断开
两种情况下a、b相的电压，已知
电源线电压380伏
中线接通各相电压相等，与负载的阻抗无关Ul 3U 220V
中线断开：a、b串联
Uab Ubc Uca 380V Uao Uob 380V
中线 不能
另外可以通过交换电动机的三根火线中的 任意两根，改变旋转磁场的旋转方向，从 而改变电动机转子转动的方向
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U U U =⋯=21
n
n R U R U R U I I I I +⋯++=+⋯++=2121
n n R U P 2
=
总电阻：
n
R R R R 1
11121+⋯+= （2）电表改装 内阻为
g R 的电流表改装为量程为U 的电压表，需将分压
电阻R 和电流表串联，如图2-2-1所示，所谓量程为U 时，就是当电压表两端的电压为U 时，通过电流表的电流为g I ，电
流表分担的电压为
g U 。
根据串联电路的规律有
G
V
g
I g
R R g
U U U U
V
U 图2-2-1
g g g g g R R U U U R U U R ⋅-=⋅=
g
g R I U
n =
即
()g
g g
g g
g R n R R I R I U R 1-=⋅-=
电压表内阻 g
g g
g g V nR R R I U
R R R =⋅=+=
通常，V R 都很大，理想情况下可认为∞→V
R 。
②欲将内阻为g R ，满偏电流为g I 的电流表改装为量程
为I 的电流表时，需将分流电阻R 和电流表并联，如图2-2-2
所示。
同理可推得
g
R
g
R I I R ⋅= g I I
n =
g
g g g R n R I I I 11-=⋅-=
通常，R 很小)(g R R <<，可认为电流表内阻
R R g =，理想情况下可认为
0→R 。
③将电流表改装成欧姆表
简易欧姆表接法示意图如图2-2-3所示，0R 为调零电阻，
表头内阻为g R ，满偏刻度为g I 。
测量前，应先将两表笔短接，调节0R 使流过表头的电流为g I ，若电池的电动势为ε，
内阻为r ，则
中R r
R R I g g ε
ε
=
++=
如果在两表笔间接一电阻
中R R x =1，则电流减半，指针指表盘中央，因此，
图2-2-2
图2-2-3
r R R g ++0称为“中值电阻”
，表盘最左刻度对应于∞→2x R ，最右边刻度对应
于03
=x R ，对于任一阻值x R ，若 ,
x g R R n I I +=
=
中ε
03=x R
得
()中R n R x 1-=
这就是欧姆表的刻度原理，如欧姆表的中值电阻Ω
=k R 2.1中，表盘满偏4/1处的刻度为()Ω=Ω⨯-k k 6.32.114，表盘满偏8/1处的刻度为Ωk 4.8，如图2-2-4所示。
欧姆表的量程改变后，各刻度所对应的电阻值应乘以相同倍率，另外要注意，凡使用欧姆表，必须进行机械调零和欧姆调零，并且，换档后一定要重新进行欧姆调零。
④将电流表改装成交流电压表
交流电压表是直流电压表的基础上改装而成的，在直流电压表上串联一个二极管，就组成交流电压表。
串联二极管后，电表显示的是交流电的平均值（它等于有效值的0.45倍）。
用U 代表某一量程的交流电压有效值，若不考虑二极管正向电阻值，则限流电阻计算公式为
g
R R g
I U
'-=
45.0
实验指出，二极管是一且非线性元件，它的伏安特性为一条弯曲的图线，如图2-1-5所示，当二极管的正向电阻后，限流电阻R 与交流电压U 之间的关系不
再是线性的。
因此，最大量程的交流电压表的表盘刻度是不均匀的，如采用J0411型多用电表测量2.5V 以下的交流电压时，要使用表盘上第三条刻度线，它的起始段刻度很密，刻度是不均匀的。
这一点，从图2-2-5中可以看得很清楚，在二极管
∞
k 4.8k
6.3k
2.1图2-2-4
)
图2-2-5
两端电压小于V8.0的一段图线上，相同的电压变化（例如2.0V）所对应的电流是不同的：顺次分别为7.1mA、5.3mA、1.7mA、3.
18mA。
2．2 ．2、电动势与电功率
（1）电源有保持两极间有一定电压的作用，不同种类的电源，保持两极间有一定电压的本领不同。
例如：干电池可保持正、负极间有5.1V的电压；常用的铅锌蓄电池可保持两极间有0.2V的电压。
为了表征电源的这种特性，物理学上引入了电动势这个物理量，电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。
将理想表直接接在电源的两极上测出的电压就是电源的电动势。
（2）电流通过一段路时，自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对自由电荷作功。
电流在一段电路上所做的功W，等于这段电路两端的电压U、电路中电流I和通电时间t三者的乘积。
即
UIt
W=
单位时间内电流所做功叫做电功率，用P表示电功率，则
UI
t
W
P=
=。