人教版高二物理选修11第一章知识点上课讲义.doc

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1.1电荷 库仑定律
一、电荷 电荷守恒
自然界存在的两种电荷：正电荷和负电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；电荷的多少叫做电荷量；丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。
1. 摩擦起电的实质
不是创造了电荷，而是电子转移。使物体中的正负电荷分开，并使电子从一个物体转移到另一个物体。

2. 感应起电的实质
是使物体中的正负电荷分开，电荷从物体的一部分转移到另一部分。
分析：根据同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，我们也可以知道A带正电，B带负电，实验发现A、B所带电量相等。因为重新接触后，A、B又不带电了。
结论：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。
3.比较摩擦起电和静电感应的区别
分析：不同点：摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体
感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分。
共同点：都使物体带等量的异种电荷。
结论：电荷守恒定律（可转移但电量不变）上述起电的中和过程；物质（电子）不灭。。
二、元电荷
①元电荷是电荷量最小的单位，即一个电子或一个质子所带的电量
②元电荷量： e＝1.6×10-19C
③任何一个物体所带电量只能是它的整数倍；1库＝6.25×1018个电子
④电子的电荷量和电子质量m的比叫荷质比：
三、库仑定律
1.库仑定律
F＝kQ1Q2/r2 条件：真空，点电荷
静电力：两个带电体之间的作用力通常叫做静电力或库仑力（遵守牛顿第三定律）
2.点电荷
只关心电荷的电量，不考虑带电体的体积大小——类似质点（理想模型）
静电力恒量k＝9×109牛·米2/库2
4.适用条件
单位：国际单位制
电荷量：计算时取绝对值，＋、－用来判断方向
相互性：作用力和反作用力
适用性：真空中、点电荷、静止电荷间、静止和运动电荷间
1.2电场
一、 电场
1.定义：电荷的周围存在一种特殊的物质，叫做电场。
2.基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。
3.说明：场的概念的建立，是人类对客观世界认识的一个重要进展。现在，人们已经认识到，实物和场是物质存在的两种不同形式，虽然我们看不见电场和磁场，但它们是客观存在的物质。
二、 电场强度
1. 定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
2. 公式：E=F/q 单位：牛每库，符号是N/C。
3. 物理意义：物理意义：描述电场力的性质。
4. 性质：①大小决定因素：由电场本身决定，与q、F无关。
②方向：规定正电荷所受的电场力的方向为电场强度的方向
5. 说明：用比值定义物理量，在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质。用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。
三、 电场力
1. 公式：F＝qE
2. 性质：正电荷的电场力方向与场强方向相同，负电荷的电场力方向与场强方向相反。
四、 电场线
1. 定义：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
2. 作用：切线方向表示E的方向；曲线的疏密表示E的大小
3.几种常见电场中电场线的分布情况
① 正、负点电荷的电场中电场线的分布：
a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大
b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。
② 等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布
a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大
b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直
c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。
③ 等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况
a、 两点电荷连线中点O处场强为0
b、 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0
c、 两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏
4.电场线特点
① 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；
② 电场线在电场中不相交；不中断
③ 在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。
5. 匀强电场
① 定义：电场强度大小和方向都相同的电场。
② 电场线特点：匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线
说明：平行但间距不均匀的电场是不存在的

1.3生活中的静电现象
一、放电现象
①在干燥天气的黑夜里脱去化纤衣服时会看到火花、听到僻啪声②实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电③很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电④运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着，这样可以把电荷引入大地，避免放电时产生的火花引起爆炸⑤飞机轮胎用导电像胶制成，可以避免着陆时机身积累电荷)
二、雷电和避雷
说明：云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，能产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电和雷鸣。闪电的电流可以高达几十万安培，会使建筑物严重损坏。
说明：雷电对人类生活也会产生益处，有哪些益处呢？（①闪电产生的高温促使空气中的氧和氮化合成氮氧化物，随雨水降至地面，成为天然的氮肥  ②闪电产生的臭氧留在大气层中，能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害）
说明：导体尖锐部位的电荷特别密集．尖端附近的电场就特别强．会放出电荷，这种现象我们称之为尖端放电
三、静电的应用和防止。
说明：静电在工业和生活中有很重要的用途，有时又会带来很多麻烦，需要防止
人们应用静电的例子（①静电除尘②静电喷漆③复印）
人们防止静电的例子(①实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电②很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电③运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着，这样可以把电荷引入大地，避免放电时产生的火花引起爆炸④飞机轮胎用导电像胶制成，可以避免着陆时机身积累电荷)

1.4电容器
一、电容器
1、作用：电容器就是容纳电荷的容器。
2、构造：由两个相互靠近、彼此绝缘的导体组成这两个导体称为电容器的两极中间彼此绝缘的物质叫电介质（空气也是电介质）
二、电容
1、 电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量[来源:学
2、 定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。
3、公式： 单位：法拉（F）还有微法（F）和皮法（pF） 1F=10-6F=10-12pF
注意：是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的,与电容器是不是带电无关。类比 电阻、电场强度、电势差的定义
电容是描述电容器存储电荷本领的物理量，与U和Q都没有关系，只与电容器本身的构造有关。
三、影响平行板电容器电容大小的因素
电容的决定因素：内部结构，猜想（S , d ，两极板间的电介质 ）
研究方法：控制变量法
1、 实验：
实验装置分析：
静电计可以用来测量电势差.把它与电容器的两极板相连,从指针的偏转角度可以量出两个极板之间的电势差U.

2、平行板电容器电容的决定式：

其中，（1）k 静电力常量 （2）d 板间距离
（3）S 两极板正对面积 （4）ε 介电常数（描述两导体间绝缘介质特性）
四、电容器性能的主要指标:1、电容量 2、耐压能力
小结：电容器由两片导体为极板，中间隔以电介质构成。
电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量。
定义式 适用于任何电容器，C与Q，U无关

决定式 只适用于平行板电容器，反映C的决定因素

1.5电源和电流
一、电源：先分析课本图2.1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）
【问题】如何使电路中有持续电流？
A池
B池
R
抽水机
类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。A、 B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

图2-1
提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?
回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。
归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）种类有干电池、蓄电池、发电机等。
二、恒定电场：
结合课本图2.1-4分析导线中的电场的分布情况。
M
N
E0
Fn
Ft

M
N
E0
M
N
E
E
E0
E′
F

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
说明：
（1）由于在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。
（2）在静电场中所讲的电势、电势差、及其与电场强度的关系等等，在恒定电场中同样适用。
三、电流（标量）
1. 电流的形成
概念：电荷的定向移动形成电流。
2. 形成电流的必要条件：
① 要有能自由移动的电荷------自由电荷
在导体中存在着大量的能自由移动的电荷。如金属导体中的自由电子、电解液中的正负离子等。通常按物质电性能不同分为导体、半导体、绝缘体，其本质区别是它们单位体积内含有自由电荷的多少以及是否含有可自由移动的电荷。
② 导体两端必须有电压
自由电荷只有定向移动才能形成电流，要使自由电荷定向移动，需给自由电荷施加驱使它做定向移动的作用力，这个作用力可以由电场施加。将导体的两端加上一定的电压（通过电源实现），导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成电流，所以形成电流还应满足导体两端存在电压。
3.电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。
是人为规定的，和负电荷定向移动的方向相反。在外电路中，电流由高电势流向低电势；在内电路中，电流由低电势流向高电势。
4. 电流的强弱的描述
①定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。它是描述电流的强弱的物理量，用I来表示。
②定义式：
③电流的微观表示：
-
-
-
-
-
-
-
A
B
ι
取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电量为q，则t时间内通过横截面C的电量Q是多少？电流I为多少？

归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvqS 这就是电流的微观表示式。从微观上看，电流决定于导体中的自由电荷密度、电量定向移动速度、导体的横截面积有关。
说明：
1、，求出的是电流的平均值，可求电量。电流是标量，虽有大小和方向，但不是矢量。
2、导体中有电流时，其中的自由电荷并不是以同样的速率，向一定的方向“齐步走”。由于自由电子频繁地与金属正离子碰撞，它们只是在不断地无规则运动中总体上有了“定向移动”。
3、导体中有电流时应区分三种速率：
①电场传播速率（或电流传导速率）：它等于光速，电路一旦接通，电源就以光速在电路中各处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力的作用做定向移动。平时一合上开关，用电器立即就有电流，就是这个原因。
②无规则热运动速率，其数量级约为。
③自由电荷定向移动速率，它与导体中的电流，截面积大小以及自由电荷的密度有关。电路中电子定向移动速率的数量级约为
（4）单位：安培（A），
（5）电流的种类
① 直流电：方向不随时间而改变的电流。直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。
② 交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。
1.6电流的热效应
一、概念：
电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。
二． 电能转换的热能与哪些因素有关：
I(电流)、R (电阻) 、t (时间)
1.热量与电阻的关系：在电流、通电时间相同时，阻值大的电阻产生的热量多。
2.热量与电流的关系：在电阻、通电时间相同时，电流大的电阻产生的热量多。
3.热量与时间的关系：在电阻、电流相同时，通电时间长的电阻产生的热量多。
三、焦耳定律
电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比 。
1、数学表达式：Q=I2Rt 重点一（普遍适用）单位：I—安 R—欧 t—秒 Q—焦
2、电流产生热量的其它表达式：只适用于纯电阻电路,(电能全部转化为内能)的情况
（1）Q=UIt （2）Q=U2/R*t
四、电热与电功的关系（重点二）
区别：（表达式）电热： Q=I2Rt ； 电功：Q=UIt
联系：在纯电阻电路中，电功和电热在数值上相等
五、 热功率 概念：
电热器在单位时间内产生的热能。
定义式：P=Q/t=I2R

只供学习与交流