专题五电场和磁场的性质
电场和磁场的区别表格

电场和磁场的区别表格
电场和磁场的区别
电场 | 磁场
-- | --
由电荷产生 | 由电流产生
电荷间相互作用 | 电流受力和磁力线相互作用
随距离改变而衰减 | 不随距离改变而衰减
具有电势差 | 不具有磁势差
对静止电荷有作用 | 对静止磁极没有作用
可以存在静电力矩 | 不存在磁力矩
电场和磁场都是物理学中非常重要的概念。
它们的产生和作用方式、性质和应用都有很大的差异。
电场是由电荷产生的力场。
电荷具有电场强度,电势差和导致其它电荷产生作用力的特性。
它们之间的相互作用取决于电荷量和距离,可以用库仑定律描述。
磁场是由电流产生的力场。
它具有磁感应强度和磁势差的特性,其作用方式是通过磁力线。
磁荷(单极子)不存在,电流的方向和形状决定了磁场的形状和强度。
磁场对静止的磁极没有作用,但会使电流受力,产生磁力矩。
电场和磁场都有非常广泛的应用。
例如,电场在静电场、电容器和电动机中应用广泛;而磁场在电动机、发电机和传感器等设备中应用广泛。
总的来说,电场和磁场都是物理学中非常重要的概念。
它们的产生和作用方式、特性和应用都有很大的差异。
理解它们之间的区别和联系是物理学学习中的基础和关键。
高考物理二轮复习第6讲 电场磁场的基本性质

高考物理二轮复习第6讲电场磁场的基本性质高三二轮复习正当时,根据自我总结和学生反馈,将二轮复习主讲内容(方法和易错或常考知识)共11讲进行罗列优化,以备后用。
一、电场1、基本性质:(1)力学性质:矢量E方向:场源电荷法;试探电荷法;电场线切线法;等势面法(与等势面垂直指向低电势)。
大小:电场线疏密法;E=kQ/r2;E=F/q;E=U/d。
(2)能性质:标量φ(△φ=U)大小:电场法;φ=Ep/q;UAB=φA-φB;UAB= WAB /q;U=Ed。
力学性质与能性质联系:U=Ed 。
2、形象表达:电场线与等势面。
3、抽象表达:E-x:面积表示U,E的正负表示方向(改变);φ-x:斜率表示E,斜率的绝对值表示E大小,斜率的正负表示方向(斜率的单调性改变化表示E的方向改变);4、典型运动:(1)直线运动:匀变速直线运动规律;±qU=△Ek;(2)类平抛运动:电场力类似成重力。
出电场偏移常用相似△。
二、磁场1、力学性质:矢量B方向:场源法(磁极法:N → S;电流法:右手螺旋定则);试探法(N极受力与B方向相同;电流受力:左手定则);磁感线切线法。
大小:磁感线疏密法;B=F安/IL(有条件);B=F洛/qv(有条件)。
2、典型问题:(1)安培力作用下的静态平衡;(2)洛仑兹力作用下的曲线运动→ 匀速圆周:①Bqv=mv2/r → r=mv/Bq②T=2r/v → 2m/Bq③t=θT/2π→ t=θm/Bq④作图得含r的几何关系式:(作半径、弦线中垂直线找圆心,画轨迹)a、直线边界与圆形边界;b、速度方向偏转角=圆心角;c、v的方向不变,v的大小改变:圆扩张;d、v的大小不变,v的方向改变:圆旋转;e、相切、过边界端点、轨迹直径与边界相交等为临界居多。
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。
高三物理磁场电场知识点

高三物理磁场电场知识点磁场和电场是物理学中两个重要的概念,它们在我们日常生活中起着重要的作用。
下面我们将从磁场和电场的概念、性质以及应用方面进行介绍。
一、磁场的概念与性质磁场是指具有磁性物质周围的一种特殊空间状态。
磁场具有以下性质:1. 磁场产生:磁场是由带电粒子的运动而产生的。
当电荷在运动时,会形成一个环绕其周围的磁场。
2. 磁场的方向:磁场可以通过磁力线进行表示,磁力线的方向指向磁力的作用方向。
在磁场中,磁力线总是自北极指向南极。
3. 磁场的强度:磁场的强度与磁力的大小有关,通常用磁感应强度B来表示,单位是特斯拉(T)。
洛伦兹力。
洛伦兹力的方向垂直于磁场和带电粒子的运动方向。
二、电场的概念与性质电场是指由带电粒子周围所形成的一种空间状态。
电场具有以下性质:1. 电场的产生:电场是由静电荷或者运动的电荷引起的。
静电荷产生的电场称为静电场,运动电荷产生的电场称为动电场。
2. 电场的方向:电场可以通过电力线进行表示,电力线的方向指示电力的作用方向。
在正电荷附近,电力线指向正电荷;在负电荷附近,电力线离开负电荷。
3. 电场的强度:电场的强度与电力的大小有关,通常用电场强度E来表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
库仑力。
库仑力的方向与电场强度的方向相同,垂直于电场和带电粒子的运动方向。
三、磁场与电场的关系磁场和电场之间存在着密切的联系,它们之间的关系可以通过安培定律和右手定则进行描述。
1. 安培定律:安培定律是描述磁场和电流之间关系的定律。
安培定律的数学表达式为B = μ0·I/(2πr),其中B表示磁感应强度,μ0表示真空中的磁导率,I表示电流强度,r表示离电流的距离。
2. 右手定则:右手定则是用来确定磁场和电流之间关系的方法。
右手握住导线,大拇指的指向表示电流的流动方向,其他四个手指的弯曲方向表示磁场的方向。
四、磁场和电场的应用磁场和电场在我们的日常生活中有着广泛的应用。
以下是几个例子:1. 电流测量:通过测量电流所产生的磁场强度,我们可以确定电流的大小。
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。
第7讲电场和磁场的基本性质

第7讲 电场和磁场的基本性质1.电场强度的三个公式2.电场能的性质(1)电势与电势能:φ=E pq ,E p =qφ。
(2)电势差与电场力做功:U AB =W ABq=φA -φB 。
(3)电场力做功与电势能的变化:W =-ΔE p 。
3.等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)电场线越密的地方,等差等势面也越密。
(3)沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,电场力一定做功。
4.控制变量法分析电容器动态变化问题(1)电容器始终和电源连接,U 不变:C =εr S 4k πd ∝εr S d ,Q =CU =εr SU 4k πd ∝εr S d ,E =U d ∝1d 。
(2)电容器充电后与电源断开,Q 不变:C =εr S 4k πd ∝εr S d ,U =Q C =4k πdQ εr S ∝d εrS ,E =U d =QCd=4k πQ εr S ∝1εr S 。
5.磁场对电流的作用力—安培力大小:F =IlB 方向:左手定则6.磁场对运动电荷的作用(1)磁场只对运动电荷有力的作用,对静止的电荷无力的作用。
磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。
(2)洛伦兹力的大小和方向:其大小为F =q v B ,F 的方向由左手定则判断。
备考策略1.掌握电场的“3个要点”(1)掌握几种常见电场的电场线、等势面的分布特点。
(2)掌握判断电势能的大小和电势的高低的方法。
(3)掌握等势面特点和电场强度与电势关系:等势面与电场线垂直;等势面越密,电场强度越大;电场强度方向就是电势降低最快的方向。
2.必须领会的“2种物理思想和5种方法” (1)等效思想、分解思想;(2)比值定义法、控制变量法、对称法、合成法、分解法。
3.必须辨明的“6个易错易混点”(1)在电场强度定义式E =Fq 中,错误地认为E 与F 、q 有关; (2)判断电场力时注意带电粒子的电性,要区分轨迹与电场线; (3)不能随意忽略带电体的重力;(4)电场强度和电势、电势能的大小没有直接联系;(5)公式B =FIL 中的B 与F 及IL 无关;(6)判断洛伦兹力方向时要注意粒子的电性。
物理学中的磁场与电场
物理学中的磁场与电场磁场和电场是物理学中非常重要的概念,它们在我们的日常生活和科学研究中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍磁场和电场的定义、性质以及它们之间的关系。
一、磁场的定义和性质磁场是指由磁体所产生的一种力场。
磁体包括磁铁、电流等,当它们存在时,周围就会出现磁场。
我们可以通过磁感线来描述磁场的分布情况。
磁感线是一种想象出来的线,它的方向表示磁场的方向,密度表示磁场的强度。
磁场有几个基本性质。
首先,磁场具有方向性,磁力线总是从南极指向北极。
其次,磁场具有磁力线闭合的特点,磁感线总是形成一个闭合的回路。
最后,磁场具有磁力的作用,它可以对带有磁性的物体产生力的作用,使其受到磁力的影响。
二、电场的定义和性质电场是由电荷所产生的力场。
电荷分为正电荷和负电荷,它们在空间中的分布就形成了电场。
与磁场类似,电场可以通过电力线来描述,电力线的方向表示电场的方向,密度表示电场的强度。
电场也有几个基本性质。
首先,电场具有方向性,正电荷产生的电场由电荷朝外的方向指向负电荷所在的位置。
其次,电场是以电力线为闭合路径的。
最后,电场具有对带电物体产生力的作用,这个力我们称为电力。
三、磁场和电场的关系在物理学中,我们知道磁场和电场之间存在一种相互作用的关系,这就是电磁感应。
当一个磁场和一个电场相互作用时,它们就会产生电磁感应现象,即磁场的变化会激发电场的变化,反之亦然。
电磁感应是指由于磁场的变化而产生的电场,或者由于电场的变化而产生的磁场。
这个现象被广泛应用在发电机、变压器等设备中。
例如,在发电机中,通过转动磁铁可以改变磁场的分布,进而在线圈中激发出电场,从而产生电流。
此外,磁场和电场还有一种重要的关系,即洛伦兹力。
洛伦兹力指的是带电粒子在电场和磁场的共同作用下所受到的力。
根据洛伦兹力的方向和大小,我们可以确定带电粒子在电场和磁场中的受力情况。
四、磁场和电场在科学研究中的应用磁场和电场在科学研究中有着广泛的应用。
在物理学研究中,我们可以利用磁场和电场来研究粒子的性质和相互作用。
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。
电磁学中的电场与磁场
电磁学中的电场与磁场电磁学是研究电荷、电流和电磁波等现象的学科,其中电场和磁场作为基本概念在电磁学中起着至关重要的作用。
本文将重点探讨电场和磁场的定义、性质、相互作用以及在现实生活中的应用。
一、电场的定义和性质1.1 电场的定义电场是由电荷产生的一种物理场,它描述了在电荷周围所受到的力的分布情况。
电场可以通过电场线和电场强度来表示。
1.2 电场的性质(1)电场是矢量场:电场具有方向性,其大小和方向都可以用矢量来表示。
(2)电荷间产生相互作用:电荷可以通过电场相互作用,根据库仑定律,两个电荷之间的力与它们之间的距离成反比,在方向上与两个电荷间的距离成正比。
(3)电场具有叠加性:当存在多个电荷时,它们的电场叠加,产生的总电场由各个电荷产生的电场矢量之和得到。
二、磁场的定义和性质2.1 磁场的定义磁场是由磁荷或电流产生的一种物理场,它描述了在磁荷周围所受到的力的分布情况。
磁场可以通过磁力线和磁感应强度来表示。
2.2 磁场的性质(1)磁场是矢量场:磁场具有方向性,其大小和方向也可以用矢量来表示。
(2)只存在磁荷对:与电荷不同,磁荷是不存在的,因此磁场只存在于电流中。
磁场的产生是由电流产生的,根据毕奥-萨伐尔定律,电流元(导线上的一小段电流)产生的磁场与该电流元垂直,并且随着距离的增加而减弱,与距离的平方成反比。
(3)磁场的超导性:在一些特殊材料中,当温度降到临界温度以下时,它们的电阻为零,称为超导体,超导体在其内部会排斥磁场,即实现磁场的完全屏蔽。
三、电场和磁场的相互作用电场和磁场是相互联系、相互作用的,它们之间的相互作用主要表现在两个方面:洛伦兹力和法拉第电磁感应。
3.1 洛伦兹力洛伦兹力是指电荷在电场和磁场的作用下所受到的力。
当电荷同时存在于电场和磁场中时,洛伦兹力会同时考虑电场和磁场对电荷的作用,其方向遵循洛伦兹定律(也称为电磁力)。
3.2 法拉第电磁感应法拉第电磁感应是指磁场中的变化可以产生感应电动势和感应电流的现象。
电场、磁场与电磁感应
用电场强度(矢量)来描述电场的强 弱和方向,电场强度越大,电荷所受 的电场力就越大。
电荷与电场关系
电荷产生电场
无论是正电荷还是负电荷,都能在其 周围产生电场。
电场对电荷的作用
电场会对放入其中的电荷产生力的作 用,这个力的大小与电荷的电量成正 比,与电场的强度也成正比。
电场线及其特点
电场线定义
自感现象和自感系数
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时 ,它所产生的磁通量会在线圈自 身中产生感应电动势,这种现象
称为自感现象。
自感系数
表示线圈自感能力的物理量,自感 系数与线圈的形状、大小、匝数以 及周围介质的磁导率有关。
自感系数的计算
L=Φ/I,其中L为自感系数,Φ为线 圈中的磁通量,I为线圈中的电流。
电磁感应在生活和科技中应用举例
感应加热
利用电磁感应原理使金属工件内部产生涡流而发热。广泛应用于金属熔炼、透热成型和焊 接等工艺。
感应电动机
利用电磁感应原理将电能转换为机械能。具有结构简单、运行可靠和效率高等优点,广泛 应用于各种动力设备中。
无线充电
利用电磁感应原理实现电源与用电设备之间的非接触式电能传输。具有便捷性和灵活性, 适用于手机、平板电脑等便携式电子设备的充电。
各波段特点
不同波段的电磁波具有不同的波长、频率和能量 ,因此表现出不同的特性,如穿透能力、热效应 等。
应用领域
不同波段的电磁波在通信、遥感、医疗、科研等 领域有广泛的应用。
无线电波传或外层 空间传播,受地形、建筑 物和天气等因素的影响较 小。
应用领域
无线电波被广泛应用于通 信、广播、雷达、导航等 领域,如手机通信、电视 广播等。
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图3-6-13
(1)粒子在磁场中运动的半径; (2)粒子能在磁场中运动的最长时间.
解析
(1)设粒子运动半径为 r, mv2 L 由 qvB= r ,得 r= . 2 (2)粒子运动轨迹如图所示,由几何关 系可知,粒子在磁场中最大能做半圆 弧运动,所以粒子能在磁场中运动的 πr πL 最长时间 t= v ,解得 t= 2v
A.微粒a的入射速度较大 B.微粒a打到金属板上的速度较大
图3-6-10
C.微粒a、b带异种电荷,电荷量大小一定相等 D.微粒a、b的质量一定不相等
(1)运动分解法:在垂直电场方向做匀速直线运动,在平
行电场方向做初速度为零的匀加速直线运动. (2)能量守恒法:包括动能定理、能量守恒定律.
例2.如图3-6-9所示,水平放置的平行
答案: BC
带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中的直线运动 带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场,带电粒子将
做加(减)速运动.
2.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场. (2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动的合成与分解 的方法处理.
l ①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间 t= . v0 ②沿电场力方向,做匀加速直线运动.
解析:电子吸附尘埃使尘埃带负电,受力方向与电场方向
相反,A、C 错误.F=Eq,故 B、D 正确.
答案:BD
3.(双选,2010 年广东卷)图3-1-4是某一点电荷的电场 线分布图,下列表述正确的是( )
答案:BD
图 3-1-4 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 点的电场强度方向相同 D.a 点的电场强度大于 b 点的电场强度
(5)考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题.
电场的基本性质
电场强度、电势、电势能的比较方法
(1)电场强度 ①根据电场线的疏密程度判断,电场线越密处电场强度越强. ②根据等差等势面的疏密程度判断,等差等势面越密处电场强度 越强. ③根据a=Eq/m,a越大处电场强度越强. (2)电势 ①沿电场线方向电势降低,电场线由电势高的等势面指向电势低 的等势面,且电场线垂直于等势面. ②判断UAB的正负,根据UAB=φA-φB,比较φA和φB的大小. (3)电势能 电场力做正功,电荷(无论正电荷还是负电荷)从电势能较大处移 向电势能较小处;反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷 将从电荷能较小处移向电势能较大处.
例3如图3-6-12是某离子速度选择器的原理示意图,在一半
径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向
平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N, 现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子,从M孔以α角 入射,一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔 射出(不考虑离子间的作用力和重力)。则从N孔射出的离子( ) A.是正离子,速率为kBR/cos α B.是正离子,速率为kBR/sin α C.是负离子,速率为kBR/sin α D.是负离子,速率为kBR/cos α 答案 B
D.M 的运行时间大于 N 的运行时间 答案:A
2.(双选,2011年广东卷)图3-1-3 为静电除尘器的除尘机 理示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下
向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的.下列表述正确的是( )
图 3-1-3 A.到达集尘极的尘埃带正电 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置,带电荷量越多的尘埃所受的电场力越大
5.如图3-6-6所示,虚线表示某电场
的等势面.一带电粒子仅在电场力作用
下由A运动到B的径迹如图中实线所 示.粒子在A点的加速度为aA、电势能 为EA;在B点的加速度为aB、电势能为 EB.则下列结论正确的是 ( ). A.粒子带正电,aA>aB,EA>EB B.粒子带负电,aA>aB,EA>EB C.粒子带正电,aA<aB,EA<EB D.粒子带负电,aA<aB,EA<EB 图3-6-6
1.分析带电粒子在磁场中运动的基本步骤
2.体会熟记三个结论
(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与
边界相切. (2)当速率v一定时,弧长越长,圆心角越大,则带电粒子在有界
磁场中运动的时间越长.
(3)当速率v变化时,圆心角大的,运动时间长,解题时一般要根 据受力情况和运动情况画出运动轨迹的草图,找出圆心,根据 几何关系求出半径及圆心角等.
金属板充电后在板间形成匀强电场,板
间距离为d,一个带负电的液滴带电荷 量大小为q,质量为m,从下板边缘射入 电场,沿直线从上板边缘射出,则下列 说法错误的是 ( ). 图3-6-9
A.液滴做的是匀速直线运动 B.液滴做的是匀减速直线运动 mgd C.两板间的电势差为 q D.液滴电势能减少了 mgd
等势面指向电势较低的等势面,且与等势面垂直.
1.(2012 年广东卷)质量和电量都相等的带电粒子 M 和 N, 以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如 图 3-1-1 中的实线、虚线所示,则下列表述正确的是( A.M 带负电,N 带正电 B.M 的速率小于 N 的速率
)
C.洛伦兹力对 M、N 做正功
解析 (1)设粒子在偏转电场 运动过程中的加速度大小为a, 离开偏转电场时偏转距离为y, 沿电场方向的速度为vy,偏 转角为θ,其反向延长线通过 O点,O点与板右端的水平距 离为x.
1 2 则有 y= at 2 ①,L=v0t ②
vy y L vy=at,tan θ= = ,联立可得 x= v0 x 2 即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间 的中心 O 点.
答案:BD
4.(2013· 江苏卷,6改编)将一电荷 量为+Q的小球放在不带电的金属 球附近,所形成的电场线分布如图
3-6-5所示,金属球表面的电势
处处相等.a、b为电场中的两点, 则下列说法错误的是 ( ). 图3-6-5 答案 C
A.a点的电场强度比b点的大
B.a点的电势比b点的高
C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大 D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力做负功
D.电子在b点的电势能小于在c点的电势能
解析
沿电场线方向电势降低,由图中电场线方向可知c点电
势高,A错.电子带负电,受电场力方向与电场线方向相反,
速度方向沿轨迹切线方向,从a到c电场力与速度方向夹角小于 90°,电场力做正功,动能增大,电势能减小,B、D错.电 场线越密集处电场强度越大,由题图可知b点场强大于c点,则 电子在b点受电场力大,加速度大,C正确. 答案 C
答案
D
6.如图3-6-7所示是阴极射线示波管
的聚焦电场,实线为电场线,虚线为 等差等势线,a、b、c为一个从左侧进
入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,
不计电子的重力,则 ( ). 图3-6-7 答案 C
A.电场中a点的电势高于c点的电势 B.电子在a点的动能大于在c点的动能 C.电子在b点的加速度大于在c点的加速度
解析
因为离子向下偏,根据左手定则,离子带正电,运动轨 v2 R 迹如图,由几何关系可知 r= ,由 qvB=m r 可得 v= sin α kBR ,故 B 正确. sin α
如图 3-6-13 所示,等腰直角三角形 OPQ,直角边 OP、OQ 长度均为 L,直 角平面内(包括边界)有一垂直平面向外 的匀强磁场,磁感应强度大小为 B.在 PQ 边下方放置一带电粒子发射装置, 它沿垂直 PQ 边发射出一束具有相同质 量、电荷量和速度 v 的带正电粒子,已 q 2v 知带电粒子的比荷为:m=BL,求:
专题五电场和磁场 的基本性质
主要题型:选择题、计算题
热点聚焦
(1)带电粒子在电场中的运动 (2)电场的性质与特点 (3)静电场的分布(电场线及等势面规律)结合电场中区域的任意 两点
①比较其E、φ
②移动点电荷+q、-q时,W电及Ep的变化 (4)考查磁场的性质、分布特点和规律以及匀强磁场中的安培力
时,一般以选择题的形式出现;
7.(双选)水平线上的O点放置一点电荷,图中画出 电荷周围对称分布的几条电场线,如图所示.以水 平线上的某点O′为圆心,画一个圆,与电场线分 别相交于a、b、c、d、e,则下列说法正确的是 ( ) A.b、e两点的电场强度相同 B.a点电势低于c点电势 C.b、c两点间电势差等于e、d 两点间电势差 D.电子沿圆周由d到b,电场力做正功
【典例】
如图3-6-8所示,真空中水平放置的两个相 同极板Y和Y′长为L,相距d,足够大的竖直屏 与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压 UYY′,一束质量为m、电荷量为+q的粒子(不
计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方
向射入电场且能穿出.
图3-6-8
(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两 板间的中心O点;
(5)考查洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动时,题型一般 为计算题.
命题趋势 (1)电场的性质与特点结合曲线运动条件、功能关系等主干 知识进行综合考查,一般为选择题; (2)电容器的决定式和定义式综合电路分析的问题考查,应
该ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现在选择题中;
(3)带电粒子在匀强电场中的运动结合力学运动规律、功能 关系及电场力做功的特点等考点综合考查,仍将是命题的 热点. (4)考查导体棒在匀强磁场中平衡运动的问题;
1.记住两个重要结论:第一,场强的大小与电场线的疏密
有关;第二,电势的高低与电场线的方向有关. 2.弄清两个问题:第一,静电力做功的正、负由电荷的正、 负及两点间的电势差共同决定,而并非由电场线的疏密 决定;第二,公式U=Ed用于匀强电场中的定量计算和
非匀强电场中的定性分析.
3.抓住两个要点:第一,电势的高低与场强的大小无必然 联系,反之亦然;第二,场强的方向总是由电势较高的