电场和磁场的基本性质
高中物理电场与磁场
知识梳理一、电场的基本性质1．电场力的性质库仑定律：F=kQ1Q2/r2;电场力：F=qE..注意电场强度只与源处电荷有关;与检验电荷无关..电场线形象直观地反映电场的强弱与方向..疏密表示电场的强弱;而切线方向表示电场的方向..2．电场能的性质1电势与电势差：UAB=W/q;电势高低与零势点选择有关;但电势差与零势点选择无关..2电势的变化规律：沿着场线的方向;电势是逐渐降低的..3电场力做功特点：电场力做功与路径无关;只与初末位置有关..电场力做功;电势能减少；外力克服电场力做功;电势能增加..3．电容1两个公式：C=Q/U ;C= εrS/4πkd前者是定义式;后者是平行板电容器的决定式..2平行板内部电场是匀强电场..二、带电粒子在电场的特点1．平衡：与其它力一起参与力的合成;合力为零;则物体处于平衡状态..2．加速运动：初速度与电场平行时..3．偏转：初速度与电场垂直时..三、电流与电荷在磁场中受力及运动1．磁感应强度B=F/IL ;注意磁场产生的两种方式：磁铁产生与电流产生..2．磁场方向a．用小磁针N极受力方向判定..b．用右手法则判定电流产生的磁场..3．磁感应线;其为闭合的曲线;比较于电场线不同..4．安培力1公式：F=BIL..2方向：左手定则;注意将安培力比较于电场力：电荷只要放在电场中就一定受到电场力作用;而电流处于磁场中;受的安培力与放置位置有关;导线与磁场垂直时;安培力最大..5．洛仑兹力1公式：F=qvB;判定方向注意电荷正负..2特点：永不做功；电场力与洛仑兹力的大小与方向上的不同..命题预测考查电场力方向与电场方向关系;洛仑兹力的大小与速度的关系;安培力的大小与电流强度的关系;及这些力与其它力使物体平衡、作匀速直线运动;是命题热点..运用功能关系处理带电粒子在电场及磁场中速度大小问题;考查电场力做功与路径无关;及洛仑兹力不做功的特点;也是命题热点之一..地磁场是命题的一个热点;它涉及地理、生物、物理知识;还涉及学生空间想象能力..例题精析题型一电场、磁场的概念例1如果空间某一区域中存在有电场或磁场中的一种;则下列说法正确的是设放人的电荷质量很小A．如果存在的是电场;则在某处放入电荷;该电荷不一定会运动B．如果存在的是磁场;则放人电荷时;该电荷不会做圆周运动C．如果存在磁场;则放入通电直导体后;该直导体一定受到安培力的作用D．如果存在电场;在某处放入一电荷后经过一段时间后;该电荷的电势能会增加解析电场对电荷作用是没有条件的;而磁场对电荷或电流作用是有条件的;磁场只对运动电荷作用;且电荷速度方向不与磁场平行;而磁场对通电直导体的作用也是直导体不与磁场平行..答案B点评理解概念与公式定律;要充分理解其条件..题型二电场力、电场方向与平衡条件的应用例2如图7－1所示;带电量为q的小球质量为m;用一细线系在O点;整个放置在水平匀强电场中;静止时小球与竖直线的夹角为θ..下列说法正确的是A．小球带正电荷;电场强度大小是E=mgtanθ/qB．小球带正电荷;电场强度大小是 E=mgcosθ/qC．若细线断开;则小球作平抛运动D．以上说法都不对..解析因为小球平衡;所以球受的合力为零..小球受力分析如图7—2所示;电场力一定向右;所以小球带正电..列方程有：Tcosθ=mg;Tsinθ=qE所以E=mgtanθ/q答案A点评要会判定电场力与电场方向关系;会对物体进行受力分析;列出相应的平衡方程..题型三电场力做功与路径无关及洛仑兹力不做功;场力做功与电势能变化关系例3带电量为q的粒子;不计重力的作用;当它以初速度v分别自电场与磁场中的A点往宽度为L的电场与磁场中射入;最后都从相应高度的B 处射出..下列说法正确的是A．电荷从两个场中出来的速度大小一样大B．电荷在电场中出来时的速度要变大C．电荷在磁场中的运动轨迹是抛物线D．从A到B过程中;电场对电荷做功为qEL解析电荷在电场与磁场中都受到力的作用;电场力对电荷做功;洛仑兹力不做功;所以A错..由力可知;电场力对电荷做正功;且W=Fscosθ中..s是在力的方向的位移;应为h;根据动能定理;电荷的速度增大;所以B对D 错..电荷受洛仑兹力作用做圆周运动;不是平抛运动;C错..答案B点评掌握电场力与洛仑兹力的特点; 区分粒子在其中的运动轨迹的不同..题型四电场线、电场力做功与电势及电势能的变化例4在固定的等量异种电荷连线上;a点是连线的中点;如图7－5所示;静止a点的点电荷在电场力作用下向b点运动..在运动过程中;以下判定正确的是A．点电荷的速度越来越大B．点电荷的加速度不变C．点电荷的电势能越来越大D．点电荷通过的各点电势越来越高解析根据电场线的特点;沿电场线电势逐渐降低;所以D不正确..由于放入a处的电荷静止时从a运动到b;说明该电荷是正电荷;且电场力一直做正功;所以电势能减少;C不正确..根据动能定理;可知速度越来越大;所以A正确..加速度的大小由合外力决定;合外力F=qE;根据等量异种电荷的电场线特点;可知E是变化的;故B不正确..答案A点评要充分利用几种常见的电场线特点进行电势的分析;要运用动能定理判定粒子的速度变化;要学会根据运动状态的动态变化判定粒子的一些性质..摸拟操练1．如图7－6所示;在点电荷Q的电场中;已知a、b两点在同一等势面上;c、d两点在同一等势面上;无穷远处电势为零..甲、乙两个带粒子经过a点时动能相同; 甲粒子的运动轨迹为acb;乙粒子的运动轨迹为adb..判定错误的是A．甲粒子经过c点与乙粒子经过d点时的动能相等B．甲、乙两粒子带异种电荷C．甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能D．两粒子经过b点时具有相同的动能2．在赤道上空;水平放置一根通以由西向东的电流的直导线;则此导线A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力3．关于磁场和磁感线的描述;下列说法正确的是A．磁感线就是细铁屑连成的曲线B．磁感线可以形象地描述各点的磁场的强弱和方向;磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致C．异名磁极相互吸引;同名磁极相互排斥;任何时候都是成立的D．磁感线总是从磁极的N极出发;到S极终止4．有一电场的电场线如图7—7 所示;场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA 、EB和UA、UB表示;则5．两个完全相同的金属小球带有异种电荷;其电量之比是1：7;当它们互相接触后再置于原来的位置上;它们的作用力是原来的倍6．条形磁铁放在水平桌面上;它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒;图7—8中只画出此棒的截面图;并标出此棒中的电流是流向纸内的;在通电的一瞬间可能产生的情况是A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁不受摩擦力D．磁铁受向左的摩擦力7．如图7－9所示;绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强磁场中;在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球;由静止开始沿轨道运动;下述说法正确的是A．小球在运动过程中机械能守恒B．小球经过环的最低点时速度最大C．小球经过环的最低点时对轨道压力为2mgD．小球经过环的最低点时对轨道压力为3mg答案点拨1．A 根据等势线及物体作曲线运动的条件进行判定2．A 根据地磁场方向与安培力左手法则进行判定3．B4．D 电场线的疏密表示电场的强弱;而沿电场线的方向电势逐渐降低5．B根据同种物质接触;电荷先中和后平分的原则及库仑定律求解6．A 画出磁铁磁感应线;分析电流受力．应用牛顿第三定律7．D 根据洛仑兹力不做功及圆周运动规律。
什么是电场和磁场它们之间的关系是什么
什么是电场和磁场它们之间的关系是什么电场和磁场是物理学中两个重要的概念，它们分别描述了电荷和磁荷所产生的力场。
本文将会详细介绍电场和磁场的基本概念，以及它们之间的关系。
一、电场的概念与性质电场是由电荷所产生的力场，描述了电荷对其他电荷或物质所施加的力。
电荷在空间中产生电场，电场的强度和方向受到电荷的大小和符号的影响。
假设有一个点电荷q位于空间中的某一位置P，那么在离该点电荷一定距离r处，点电荷所产生的电场强度E的大小与距离r的平方成反比，即E∝1/r^2。
根据库仑定律，电场强度的大小还与电荷的大小q成正比，即E∝q/r^2。
因此，电场强度的大小与点电荷的大小和距离的平方成反比。
二、磁场的概念与性质磁场是由磁荷所产生的力场，描述了磁荷对其他磁荷或物质所施加的力。
磁荷是一种基本的物理概念，但在目前的物理学中并没有发现单个的磁荷存在，我们所讨论的磁场主要是由电流所产生的。
磁场的强度和方向由电流的大小和方向决定。
根据安培定律，电流元产生的磁场强度dH对距离r的矢量短元dL的影响与电流元的大小和方向有关，可以表示为dH=kI(dL×r)/r^3，其中I为电流的大小，dL×r为矢量叉乘，k为比例常数。
根据电流元对磁场的贡献是矢量叠加的原理，可以得到磁场强度H的大小和方向。
三、电场和磁场的关系电场和磁场在物理学中经常会相互作用，它们之间有着密切的关系。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场之间的相互作用可以用法拉第电磁感应定律和安培定律来描述。
法拉第电磁感应定律指出，磁场的变化可以产生感应电压，即电磁感应现象。
而安培定律则表明，电流元所产生的磁场可以影响到电荷的运动，进而改变电荷所受的力。
另外，从电场和磁场的数学表示可以看出它们之间的相互关系。
电场可以用电势表示，而磁场则可以用矢量磁势表示。
根据麦克斯韦方程组的推导可以发现，电场的旋度为零，而磁场的散度为零，这意味着电场是保守场，而磁场是无源场。
因此，在稳恒情况下，电场可以通过势函数来描述，而磁场则需要通过磁通量来描述。
《电场和磁场》 讲义
《电场和磁场》讲义一、电场在我们周围的世界里，存在着一种看不见、摸不着，但却实实在在发挥着重要作用的物质——电场。
电场是由电荷产生的。
就好像一个磁铁周围存在着磁场一样，一个电荷的周围也存在着电场。
电荷分为正电荷和负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
当一个电荷存在时，它的周围就会形成电场，这个电场会对处在其中的其他电荷产生力的作用。
电场强度是用来描述电场强弱和方向的物理量。
它的定义是：放入电场中某一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，用E 表示。
电场强度是一个矢量，既有大小又有方向。
电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
为了形象地描述电场，我们引入了电场线。
电场线是人们为了形象地描述电场而假想的线，它并不是实际存在的。
电场线从正电荷出发，终止于负电荷或者无穷远；电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线越密的地方，电场强度越大。
静电场中的高斯定理是一个非常重要的定理。
它表明在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的电荷的代数和除以ε₀。
这个定理反映了电场的一个基本性质，即电荷是电场的源。
在实际生活中，电场有着广泛的应用。
比如，电容器就是利用电场来储存电荷和电能的装置。
在电容器中，两个彼此靠近但又相互绝缘的导体就构成了一个电容器。
当电容器充电时，两个导体上分别带上等量的异种电荷，它们之间就形成了电场。
二、磁场说完电场，咱们再来聊聊磁场。
磁场也是一种看不见、摸不着的物质，但我们可以通过它对放入其中的磁体或电流的作用来感知它的存在。
磁场是由运动的电荷产生的。
磁铁周围存在磁场，通电导线周围也存在磁场。
磁场也有强弱和方向，我们用磁感应强度来描述磁场的强弱和方向。
磁感应强度是一个矢量，它的方向就是小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向。
和电场线类似，为了形象地描述磁场，我们引入了磁感线。
磁感线是闭合曲线，外部是从 N 极指向 S 极，内部是从 S 极指向 N 极。
什么是电场和磁场
什么是电场和磁场电场和磁场是物理学中重要的概念，它们是描述电荷和磁性物质相互作用的数学模型。
本文将详细介绍电场和磁场的概念、特性及其应用。
一、电场的概念和特性1. 电场的概念电场是指存在电荷的物体周围的一种物理场，它会对其他电荷施加力。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场力与它们之间的距离成反比，与电荷的大小成正比。
2. 电场的表示方式电场可以通过电场线来表示，电场线是切线方向与电场方向相同的线条。
电场线的密度表示电场强度的大小，密集的电场线表示电场强度大，而稀疏的电场线表示电场强度小。
3. 电场的特性①电场是矢量场：电场有方向性，根据正负电荷的不同，电场的方向也不同。
②电场力是无接触力：电场力可以在空间中远距离传递，无需直接接触电荷。
③电场力与电荷的性质有关：电荷的正负和大小决定了电场力的方向和大小。
二、磁场的概念和特性1. 磁场的概念磁场是指存在磁性物质或电流的区域中的物理场，它会对其他磁性物质或电流产生作用力。
磁场是由磁体产生的。
2. 磁场的表示方式磁场可以通过磁力线来表示，磁力线是垂直于磁场方向的曲线。
磁力线的方向表示磁场的方向，磁力线越密集表示磁场强度越大。
3. 磁场的特性①磁场是矢量场：磁场有方向性，根据磁极性质的不同，磁场的方向也不同。
②磁场力是无接触力：磁场力可以在空间中远距离传递，无需直接接触磁性物质或电流。
③磁场力与磁性物质、电流的性质有关：磁性物质的磁性和电流的大小决定了磁场力的方向和大小。
三、电场和磁场的关系与应用1. 电场和磁场的相互转化根据安培定律和法拉第电磁感应定律，变化的磁场可以产生电场，而变化的电场也可以产生磁场。
这种相互转化的现象被统称为电磁感应。
2. 应用领域电场和磁场在现代科技中有广泛的应用，如电磁波、电动机、发电机、电磁感应装置等。
它们在通信、能源、交通等领域都发挥着重要的作用。
结语：电场和磁场是物理学中重要的概念，它们描述了电荷和磁性物质的相互作用，通过电场和磁场可以解释和预测各种电磁现象。
磁场
（4）不相交
（4）不相交
三、地磁场：
1、定义：地球是个磁体，具有磁场，叫地磁场。 地磁场的分布大致上就像一个条形磁体。 各地磁感线近似平行地面。 2、磁偏角： （1）地球的地理南北极与地磁场的南北相反。 （2）地球的地理两极与地磁场的两极并不重合，磁 针并非准确地指南或指北，有个夹角，叫地磁偏 角，简称磁偏角。 3、地磁场的磁感线分布图：见上图。 4、说明：宇宙中的许多天体 都具有磁场。月球也有磁场。但 月球不象地球那样有一个全球性 的磁场。火星也没有全球性 的磁场，所以火星上指南针不起作用。
13、在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为 I,长度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂 直纸面向里），如图所示，棒与斜面间动摩擦因 数μ< tanθ.欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁 场，磁场应强度B最小值是多少？如果要求导体 棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁 场磁感应强度又如何？
9、一根长10cm的通电导线放在磁感强度为0.4T的匀 强磁场中，导线与磁场方向垂直，受到的磁场力为 4×10-3N，若以导线的中点为轴转动导线使导线和磁 感线平行，则导线所在处的磁感强度为 T，导线 受到的磁场力为 。
六、 磁场对电流的作用
1、安培力：
（1）大小：
①当I⊥B，F最大，F=ILB ②当I∥B，F=0 ③一般情况，
安培定则：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向。
2、环形电流
安培定则：四指绕向电流方向，大拇指方向即为环形 电流中心轴线上磁场的方向。
3、螺线管电流
安培定则：四指绕向电流的方向，大拇指方向即为螺 线管内磁场的方向。
7、一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则 电子流产生的磁场在z轴上的点P处的方向是（ ） A．沿y轴正方向 B．沿y轴负方向 C．沿z轴正方向 D．沿z轴负方向
磁场与电场关系
磁场与电场关系磁场和电场是物理学中两个重要概念，它们在我们日常生活中起着至关重要的作用。
本文将探讨磁场与电场之间的关系，并解释它们在物理学中的相关原理和应用。
一、磁场和电场的定义和性质磁场是指物体周围的空间中存在的磁力场。
磁场主要由磁铁或者带有电流的导线产生，并且具有磁性物质的特性。
磁场的强度和方向用磁感应强度来描述，通常用B表示，其单位是特斯拉(T)。
磁场的方向由南极指向北极。
电场是指物体周围的空间中存在的电力场。
电场主要由电荷产生，并且与电荷的大小和距离有关。
电场的强度和方向用电场强度来描述，通常用E表示，其单位是伏特/米(V/m)。
电场的方向由正电荷指向负电荷。
磁场和电场都是矢量量，即具有大小和方向。
它们都遵循叠加原理，即当存在多个磁场或电场时，它们的效果可以通过向量叠加来计算。
此外，它们都满足最重要的物理定律——法拉第电磁感应定律和库仑定律。
二、电场与磁场的相互作用磁场和电场之间存在一种相互作用的现象，即洛伦兹力。
洛伦兹力是指在磁场和电场共同作用下，带电粒子所受的力。
洛伦兹力的大小和方向由以下公式给出：F = q(E + v × B)其中，F为洛伦兹力，q为带电粒子的电量，E为电场强度，v为粒子的速度，B为磁感应强度。
从这个公式可以看出，当电场和磁场的方向相互垂直时，洛伦兹力最大。
而当电场和磁场的方向平行或相反时，洛伦兹力为零。
这种相互作用可以应用于各种设备和技术中，比如电动机、发电机和磁共振成像。
电动机是利用洛伦兹力原理实现电能与机械能的相互转换的设备。
发电机则是利用磁场与电场相互作用产生电能的设备。
而磁共振成像则是利用核磁共振原理进行无损体内成像的技术。
三、磁场和电场对物质的影响除了对带电粒子产生力的影响外，磁场和电场也会对物质产生其他的影响。
在磁场中，带有磁性的物质会受到磁力的作用，即磁力对物质的磁矩起方向和大小的调整作用。
在电场中，物质会发生电极化现象，即分子内部的正、负电荷分开，形成电偶极子。
高中物理磁场和电场的知识点
高中物理磁场和电场的知识点1.磁场1磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质.永磁体和电流都能在空间产生磁场.变化的电场也能产生磁场.2磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用.3磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷或电流之间通过磁场而发生的相互作用.4安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流即分子电流，分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体.5磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向或者小磁针静止时N极的指向就是那一点的磁场方向.2.磁感线1在磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强，这一系列曲线称为磁感线.2磁铁外部的磁感线，都从磁铁N极出来，进入S极，在内部，由S极到N极，磁感线是闭合曲线;磁感线不相交.3几种典型磁场的磁感线的分布:①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱.②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极，管内可看作匀强磁场，管外是非匀强磁场.③环形电流的磁场:两侧是N极和S极，离圆环中心越远，磁场越弱.④匀强磁场:磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同.匀强磁场中的磁感线是分布均匀、方向相同的平行直线.3.磁感应强度1定义:磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，定义式B=F/IL.单位T，1T=1N/A?m.2磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向.3磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关，与电流受到的力也无关，即使不放入载流导体，它的磁感应强度也照样存在，因此不能说B与F成正比，或B与IL成反比.4磁感应强度B是矢量，遵守矢量分解合成的平行四边形定则，注意磁感应强度的方向就是该处的磁场方向，并不是在该处的电流的受力方向.4.地磁场:地球的磁场与条形磁体的磁场相似，其主要特点有三个:1地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近.2地磁场B的水平分量Bx总是从地球南极指向北极，而竖直分量By则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.3在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感强度相等，且方向水平向北.5.安培力1安培力大小F=BIL.式中F、B、I要两两垂直，L是有效长度.若载流导体是弯曲导线，且导线所在平面与磁感强度方向垂直，则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度.2安培力的方向由左手定则判定.3安培力做功与路径有关，绕闭合回路一周，安培力做的功可以为正，可以为负，也可以为零，而不像重力和电场力那样做功总为零.6.洛伦兹力1洛伦兹力的大小f=qvB，条件:v⊥B.当v∥B时，f=0.2洛伦兹力的特性:洛伦兹力始终垂直于v的方向，所以洛伦兹力一定不做功.3洛伦兹力与安培力的关系:洛伦兹力是安培力的微观实质，安培力是洛伦兹力的宏观表现.所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定.4在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用.7.带电粒子在磁场中的运动规律在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下电子、质子、α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计，1若带电粒子的速度方向与磁场方向平行相同或相反，带电粒子以入射速度v做匀速直线运动.2若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速率v做匀速圆周运动.①轨道半径公式：r=mv/qB②周期公式:T=2πm/qB8.带电粒子在复合场中运动1带电粒子在复合场中做直线运动①带电粒子所受合外力为零时，做匀速直线运动，处理这类问题，应根据受力平衡列方程求解.②带电粒子所受合外力恒定，且与初速度在一条直线上，粒子将作匀变速直线运动，处理这类问题，根据洛伦兹力不做功的特点，选用牛顿第二定律、动量定理、动能定理、能量守恒等规律列方程求解.2带电粒子在复合场中做曲线运动①当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.处理这类问题，往往同时应用牛顿第二定律、动能定理列方程求解.②当带电粒子所受的合外力是变力，与初速度方向不在同一直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，一般处理这类问题，选用动能定理或能量守恒列方程求解.③由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中“最大”、“最高”“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其他方程联立求解.1.两种电荷1自然界中存在两种电荷:正电荷与负电荷.2电荷守恒定律2.库仑定律1内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.2适用条件:真空中的点电荷.点电荷是一种理想化的模型.如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少.3.电场强度、电场线1电场:带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体.电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性.2电场强度:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度.定义式:E=F/q方向:正电荷在该点受力方向.3电场线:在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线.电场线的性质:①电场线是起始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处;②电场线的疏密反映电场的强弱;③电场线不相交;④电场线不是真实存在的;⑤电场线不一定是电荷运动轨迹.4匀强电场:在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场.匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线.5电场强度的叠加:电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和.4.电势差U:电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q叫做AB两点间的电势差.公式:UAB=WAB/q电势差有正负:UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U.5.电势φ:电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差.1电势是个相对的量，某点的电势与零电势点的选取有关通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势.因此电势有正、负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低.2沿着电场线的方向，电势越来越低.6.电势能:电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电势为零处电场力所做的功ε=qU7.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫做等势面.1等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功.2等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面.3画等势面线时，一般相邻两等势面或线间的电势差相等.这样，在等势面线密处场强大，等势面线疏处场强小.8.电场中的功能关系1电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关.计算方法有:由公式W=qEcosθ计算此公式只适合于匀强电场中，或由动能定理计算.2只有电场力做功，电势能和电荷的动能之和保持不变.3只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变.9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽.10.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在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量.2带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动.垂直于场强方向做匀速直线运动3是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力但不能忽略质量.②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力.4带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.11.示波管的原理:示波管由电子枪，偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空.如果在偏转电极XX′上加扫描电压，同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压，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.12.电容定义:电容器的带电荷量跟它的两板间的电势差的比值[注意]电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量，由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。
《电场和磁场》 讲义
《电场和磁场》讲义一、电场（一）电场的概念在我们周围的世界里，存在着一种看不见、摸不着，但却实实在在发挥着作用的物质——电场。
简单来说，电场就是存在于电荷周围的一种特殊物质。
只要有电荷存在，它的周围就会产生电场。
（二）电场的性质1、对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中会受到电场力的作用，其大小与电荷量和电场强度有关。
电场力的方向取决于电荷的正负和电场的方向。
2、电场具有能量电场中的电荷具有一定的势能，就像物体在重力场中具有重力势能一样。
（三）电场强度为了定量地描述电场的强弱和方向，我们引入了电场强度这个物理量。
它是矢量，其大小等于单位电荷在该点所受到的电场力，方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
（四）电场线为了形象地描述电场，人们想出了电场线这个工具。
电场线是人们假想出来的曲线，其疏密程度表示电场强度的大小，切线方向表示电场的方向。
（五）常见的电场1、点电荷的电场根据库仑定律，可以推导出点电荷周围的电场强度公式。
2、匀强电场电场强度大小和方向处处相同的电场称为匀强电场。
（六）电场中的电荷运动当电荷在电场中运动时，电场力可能对电荷做功，从而引起电荷的动能和电势能之间相互转化。
二、磁场（一）磁场的概念磁场也是一种看不见、摸不着的特殊物质，它存在于磁体、电流或运动电荷的周围。
（二）磁场的性质1、对放入其中的磁体或电流有力的作用磁体在磁场中会受到磁力的作用，电流在磁场中也会受到安培力的作用。
2、磁场具有能量（三）磁感应强度类似于电场强度，我们用磁感应强度来描述磁场的强弱和方向。
（四）磁感线与电场线类似，磁感线用于形象地描绘磁场。
磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁感应强度方向。
（五）常见的磁场1、条形磁铁的磁场2、蹄形磁铁的磁场3、通电直导线的磁场其磁场方向可以用安培定则（右手螺旋定则）来判断。
4、通电螺线管的磁场（六）磁场对电流的作用1、安培力当电流在磁场中时，会受到安培力的作用，其大小与电流大小、导线长度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一．电场的性质 1．库仑定律例1．2009(江苏卷)两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为( ) A.112F B.34F C.43F D ．12F 答案：C解析：两电荷间的作用力F ＝k 3Q2r2，两电荷接触电量先中和再平均分配，每个小球带电量为Q ，F ′＝222⎪⎭⎫ ⎝⎛r Q k，F ′F ＝43，C 正确． 2.电场力例2.（2009－广东卷）如图6，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。
M 和N 是轨迹上的两点，其中M 点在轨迹的最右点。
不计重力，下列表述正确的是 A ．粒子在M 点的速率最大 B ．粒子所受电场力沿电场方向 C ．粒子在电场中的加速度不变D ．粒子在电场中的电势能始终在增加 答案.C 【解析】根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧，再结合电场力的特点可知粒子带负电，即受到的电场力方向与电场线方向相反，B 错。
从N 到M 电场力做负功，减速，电势能在增加，当达到M 点后电场力做正功加速电势能在减小则在M 点的速度最小A 错，D 错。
在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变。
3.对电场强度的三个公式的理解例3.2010（安徽卷）如图所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心、半径R=0.1m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ。
若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小E=100V/m ，则O 、P 两点的电势差可表示为（ ） A ．10sin (V)op U θ=- B ．10sin (V)op U θ= C ．10cos (V)op U θ=- D ．10cos (V)op U θ=【答案】A【解析】在匀强电场中，两点间的电势差U=Ed ，而d 是沿场强方向上的距x/my/m O P θ·60°PNOM 离，所以sin OP d R θ=-⋅，故：100(0.1sin )10sin (V)op U θθ=⨯-=-，选项A 正确。
例4.2010（安徽卷）如图所示，M 、N 是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部。
闭合电键S ，小球静止时受到悬线的拉力为F 。
调节R1、R2，关于F 的大小判断正确的是 （ ） A ．保持R1不变，缓慢增大R2时，F 将变大 B ．保持R1不变，缓慢增大R2时，F 将变小 C ．保持R2不变，缓慢增大R1时，F 将变大 D ．保持R2不变，缓慢增大R1时，F 将变小 【答案】B保持R1不变，缓慢增大R2时，由于R0和R2串联，R0两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板的电压U 减小，带电小球受到的电场力U F qE q d ==⋅电减小, 悬线的拉力为22()F mg F =+电B 正确，A 错误。
保持R2不变，缓慢增大R1时，R0两端的电压不变，F 电不变，悬线的拉力为F 不变，C 、D 错误。
4.电场强度的叠加例5.2010（海南卷）如右图， M 、N 和P 是以MN 为直径的半圈弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，60MOP ∠=︒．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为1E ；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场场强大小变为2E ，1E 与2E 之比为 （ ）A ．1:2B ．2:1C ．23D ．43【答案】B【解析】依题意，每个点电荷在O 点产生的场强为12E ，则当N 点处的点电荷移至P 点时，O 点场强如图所示，合场强大小为122E E =，则1221E E =，B 正确。
5.电场强度E 和电势φ、电势差U 的关系例6.（2010－广东卷－21－6－A ）图8是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是 ( ) A.a 点的电势高于b 点的电势 B.该点电荷带负电C.a 点和b 点电场强度的方向相同E 1/2E 1E 2ESR 0R 1R 2M ND.a 点的电场强度大于b 点的电场强度 答案：BD解析：考察电场线的知识：A 以点电荷为圆心，同一圆周上，电势相等，以点电荷为圆心，a 点为圆周一点做圆交过b 点的电场线为a′，则：a a '=ϕϕ，由顺着电场线电势降低知：ab '>ϕϕ因而：a b ϕϕ>C D a 点电场线比b 点密因而：Ea>Eb a 、b 两点的电场线的方向不同。
选BD 。
例7.2010（山东卷）某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（ ） A ．c 点场强大于b 点场强 B ．a 点电势高于b 点电势C ．若将一试探电荷+q 由a 点释放，它将沿电场线运动b 点D ．若在d 点再固定一点电荷-Q ，将一试探电荷+q 由a 移至b 的过程中，电势能减小 答案：BD【解析】A.根据电场线疏密表示电场强度大小，c 点场强小于b 点场强，A 错误； B.根据沿电场线方向电势降低（最快），a 点电势高于b 点电势，B 正确； C.若将一试电荷+q 由a 点释放，因受力方向沿电场方向（电场线切线），它不能沿电场线运动到b 点，C 错误；D.若在d 点再固定一点电荷-Q ，叠加后电势仍然a 高于b ，将一试探电荷+q 由a 移至b 的过程中，因电势降低，所以电势能减小，D 正确；本题选BD 。
本题考查电场、电场线、电势、电势能。
6、电场中的动力学问题例8.（09·浙江·23）如图所示，相距为d 的平行金属板A 、B 竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。
有一质量m 、电荷量q （q>0）的小物块在与金属板A 相距l 处静止。
若某一时刻在金属板A 、B 间加一电压，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为q ，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。
已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。
则 （1）小物块与金属板A 碰撞前瞬间的速度大小是多少？ （2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？ 答案：（1gl μ2）时间为1gμ2l 处或距离B 板为2l 解析：本题考查电场中的动力学问题（1）加电压后，B 极板电势高于A 板，小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A 板做匀加速直线运动。
电场强度为 dU E BA=小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为 mg qE F μ-=合 故小物块运动的加速度为g md mgd qU mF a μμ211=-==合设小物块与A 板相碰时的速度为v 1，由 l a v 1212= 解得 gl v μ=1（2）小物块与A 板相碰后以v 1大小相等的速度反弹，因为电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块所受的合外力大小 为 2qE mg F -=μ合 加速度大小为 21m 4F a g μ==合 设小物块碰后到停止的时间为 t ，注意到末速度为零，有 120v a t -=- 解得 12v t a== 设小物块碰后停止时距离为x ，注意到末速度为零，有 x a v -02212-=则 2222v x l a ==或距离B 板为 l d 2=二、磁场的性质 1.安培力例9.2009(全国卷Ⅰ）如图，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。
线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc =∠bcd =1350。
流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示。
导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力Ａ．方向沿纸面向上，大小为(21)IBL + Ｂ．方向沿纸面向上，大小为(21)IBL - Ｃ．方向沿纸面向下，大小为(21)IBL + Ｄ．方向沿纸面向下，大小为(21)IBL - 答案A【解析】该导线可以用a 和d 之间的直导线长为(21)L +来等效代替,根据F BIl =,可知大小为(21)BIL +,方向根据左手定则.A 正确。
2.洛伦兹力例10.2009(宁夏卷）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。
电磁血流计由一对电极a 和b 以及磁极N 和S 构成，磁极间的磁场是均匀的。
使用时，两电极a 、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。
由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a 、b 之间会有微小电势差。
在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。
在某次监测中，两触点的距离为 3.0mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV ，磁感应强度的大小为0.040T 。
则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为 （ ）A ．1.3m/s ，a 正、b 负B ．2.7m/s ， a 正、b 负C ．1.3m/s ，a 负、b 正D ．2.7m/s ， a 负、b 正 答案A 。
【解析】依据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏，因此电极a 、b 的正负为a 正、b 负；当稳定时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则qE=qvB ，可得6316010 1.3/0.04310E U v m s B Bd --⨯===≈⨯⨯，A 正确。
活页练习1. (2010·上海单科，13)如图3－1－3所示，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I 的电流时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A ．0 B ．0.5BIl C ．BIl D ．2BIl答案：C解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力F＝BIl，答案为C.2.2009（安徽卷）右图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。
云室旋转在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。
云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。
分析此径迹可知粒子（）A. 带正电，由下往上运动B. 带正电，由上往下运动C. 带负电，由上往下运动D. 带负电，由下往上运动答案： A。
解析：粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式qBmvr=可知，半径变小，粒子运动方向为由下向上；又由于洛仑兹力的方向指向圆心，由左手定则，粒子带正电。