高中物理/電與磁

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物理學 > 高中物理 > 電與磁

初步认识电[编辑]

古人对电的认识[编辑]

古人认为雷电是神灵的情绪变化导致的现象。

生活中的电[编辑]

用电安全常识[编辑]

库伦定律[编辑]

库伦定律(Coulomb's law),法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库伦定律是电学发展史上的第一个定量规律。因此,电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑。库伦定律阐明,在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比,与电量乘积成正比,作用力的方向在它们的连线上,同号电荷相斥,异号电荷相吸。

表达式:
其中为库伦力,单位为N; 为两电荷带电量,单位为C;为两电荷间距,单位为m;为库伦常数,单位为N·m2/C2,数值为8.987×109.

电场[编辑]

电场(Electric field)是用于描述电荷之间相互作用的一种特殊物质。电荷能在自身周围的空间中产生电场,而电荷处在电场中则会受到电场力的作用。

电场线[编辑]

电场线是电学先驱法拉第提出的描述电场的曲线。电场线是想象出来而非真实存在的。

  • 源头:正电荷或无穷远处
  • 尽头:负电荷或无穷远处
  • 方向:电场线上任一点的切线方向是该点处正电荷受力的方向
  • 強度:電場線疏密程度代表該區域的電場強度大小
  • 注意:电场线永不相交

电场强度[编辑]

电场强度是描述电场的方向与强弱的物理量,定义是单位检验正电荷在电场中某一点受到的力。电场强度是矢量。

  • 表达式:

其中为电场强度,单位为N/C(或者V/m);为检验电场的电荷,单位为C,为检验电荷在电场中受到的力,单位为N.

  • 方向:电场中该点处正电荷的受力方向。
  • 注意:电场强度是电场自身的性质,与检验电荷电性的正负或带电量的大小无关。

真空中点电荷产生的电场的电场强度[编辑]

由库仑定律可以得到,

如题,该式仅仅适用于真空中点电荷产生电场的电场强度。

匀强电场[编辑]

电场强度处处相等(方向大小均相等)的电场称作匀强电场。

电势能[编辑]

电势能是指电荷在电场中具有的势能。

符号表达:

电场可以类比于重力场,由此可以得到电场力做功与电势能的关系。

  • 某电荷在电场中从A点运动到B点有:

电势[编辑]

电势是指电荷在电场中所具有的电势能和它的电荷量的比值。

符号表达:φ = ,单位一般为伏特(V)。

  • 电势具有相对性,电场中某点的电势与零电势点的选取有关。一般认为大地或无限远处为零电势。
  • 电势是标量。
  • 电场中等电势的点构成等势面,类似于等高线。

电势差[编辑]

电势差是指两点间电势的差。

符号表达:.

特别地,若匀强电场两点连线在电场线上的投影长度为d,有.

进一步地可以得到.

  • 与重力场中的高度差相似,两点间的电势差是绝对的。
  • 电势差属于标量。

电容[编辑]

电容是指在给定电势差下的电荷储藏量,记为C,国际单位是法拉(F)。

一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存,储存的电荷量则称为电容。