(完整版)电场磁场对比复习

高考物理电场磁场复习
一、电场和磁场相关概念
1.电场、磁场都是特殊的物质。

电场对放入期中的电荷有电场力的作用，磁场对其中的磁体或电流有磁力作用。

2.丹麦物质学家奥斯特的奥斯特实验证明了电流周围存在着磁场。

3.磁感线是磁场中人为描绘的一些有方向的曲线，曲线每一点的切线方向都表示该点的磁场方向(静止的小磁针北极所指的方向、磁感强度的方向)
4.磁感线的密度表示磁场的强弱，越密的地方，磁感应强度越大。

在磁体周围，离磁极越近，磁感应强度越大，离磁极越远，磁感应强度越小。

5.磁感线是闭合的曲线，没有开始点和结束点，任何两条都不相交。

磁感线在磁体外部，总是由磁体北极(N极)指向磁体的南极(S极)，在磁体内部，总是由磁体南极指向磁体的北极。

6.磁现象的电本质：所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用。

7.磁体吸引铁的实质：磁体在吸引铁时，先把铁磁化，然后相吸引，所以相接触部分为异名磁极，磁化后铁的另一侧与磁化它的磁极相同。

8.B=F/(Il )是磁感应强度的定义式，但磁感应强度与F、I、l 无关，其大小决定于磁场本身。

它是矢量，其方向指向磁感线(磁场)方
向的切线方向。

推导公式F=BIl
9.当电流方向与磁感线方向平行或磁感强度为零时，磁场对电流没有作用力。

二、电场和磁场考点分析。

静电和静电场(一)电荷、电荷守恒定律1、电荷(1)两种电荷：自然界存在两种电荷，正电荷和负电荷。

(2)电荷量：电荷量指物体所带电荷的多少，单位是库仑，简称库，符号C。

(3)元电荷：电子所带电荷量e=1.60×10－19c，所以带电体的电荷量等于e或是e的整数倍，因此e称元电荷。

2、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷总量不变。

(二)库仑定律(1)内容：真空中两个点电荷间的作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上。

(2)公式：，式中K=9×109N·m2/c2叫静电常数。

(3)适用条件：①真空；②点电荷。

(三)电场、电场强度1、电场(1)电场：带电体周围存在一种物质，是电荷间相互作用的媒体。

(2)电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

2、电场强度(1)定义：放于电场中某点的电荷所受电场力与此电荷的电荷量的比值，叫电场强度，用E表示。

(2)定义式：。

单位：N/c或V/m 方向：矢量，其方向为正电荷在电场中的受力方向(3)电场强度只与电场有关，与电场中是否有试探电荷无关，与试探电荷的电量无关。

(4)点电荷场强的计算式：(四)电场线及其性质1、电场线：在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，此曲线叫电场线。

2、电场线的特点：(1)电场线是起源于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处的有源线。

(2)电场线不闭合，不相交相切，不间断的曲线。

(3)电场线的疏密反映电场的强弱，电场线密的地方场强大，电场线稀的地方场强小。

(4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹，也不是客观存在的曲线，而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。

(5)在满足下列三个条件的情况下，电荷才可以沿电场线运动。

电场和磁场知识重点总结A ．主干回顾B ．精要检索1．库仑定律 F ＝k Q 1Q 2r 2 2．电场强度的表达式(1)定义式：E ＝F q (2)计算式：E ＝kQ r 2(3)匀强电场中：E ＝U d3．电势差和电势的关系:U AB ＝φA －φB 或U BA ＝φB －φA4．电场力做功的计算 (1)普适：W ＝qU (2)匀强电场：W ＝Edq5．电容的定义式 C ＝Q U ＝ΔQ ΔU 6．平行板电容器的决定式: C ＝εr S 4πkd7．磁感应强度的定义式:B ＝F IL 8．安培力大小: F ＝BIL (B 、I 、L 相互垂直)9．洛伦兹力的大小:F ＝q v B10．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)洛伦兹力充当向心力，q v B ＝mrω2＝m v 2r ＝mr 4π2T 2＝4π2mrf 2＝ma .(2)圆周运动的半径r ＝m v qB 、周期T ＝2πm qB . 11．速度选择器：如图1所示，当带电粒子进入电场和磁场共存的空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作用，F 电＝Eq ，F 洛＝Bq v 0，若Eq ＝Bq v 0，有v 0＝E B ，即能从S 2孔飞出的粒子只有一种速度，而与粒子的质量、电性、电量无关．图112．电磁流量计如图2所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定．图2由q v B ＝qE ＝q U d 可得v ＝U Bd 流量Q ＝S v ＝πd 24·U Bd ＝πdU 4B .13．磁流体发电机如图3是磁流体发电机，等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上，产生电势差，设A 、B 平行金属板的面积为S ，相距为L ，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，板间磁场的磁感应强度为B ，板外电阻为R ，当等离子气体匀速通过A 、B 板间时，板间电势差最大，离子受力平衡：qE 场＝q v B ，E 场＝v B ，电动势E＝E 场L ＝BL v ，电源内电阻r ＝ρL S ，故R 中的电流I ＝E R ＋r ＝BL v R ＋ρL S＝BL v S RS ＋ρL . 图314．霍尔效应如图4所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差，U ＝k IB d (k 为霍尔系数)．图415．回旋加速器如图5所示，是两个D 形金属盒之间留有一个很小的缝隙，有很强的磁场垂直穿过D 形金属盒．D 形金属盒缝隙中存在交变的电场．带电粒子在缝隙的电场中被加速，然后进入磁场做半圆周运动．图5(1)粒子在磁场中运动一周，被加速两次；交变电场的频率与粒子在磁场中圆周运动的频率相同．T 电场＝T 回旋＝T ＝2πm qB .(2)粒子在电场中每加速一次，都有qU ＝ΔE k .(3)粒子在边界射出时，都有相同的圆周半径R ，有R ＝m v qB .(4)粒子飞出加速器时的动能为E k ＝m v 22＝B 2R 2q 22m .在粒子质量、电量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与加速器的半径R 和磁感应强度B 有关，与加速电压无关．16．带电粒子在电场中偏转的处理方法17．带电粒子在有界磁场中运动的处理方法(1)画圆弧、定半径：从磁场的边界点、或轨迹与磁场边界的“相切点”等临界点入手；充分应用圆周运动相互垂直的“速度线”与“半径线”。

电磁场总结知识要点：1．电荷 电荷守恒定律 点电荷⑴自然界中只存在正、负两中电荷，电荷在它的同围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。

电荷的多少叫电量。

基本电荷e =⨯-161019.C。

带电体电荷量等于元电荷的整数倍（Q=ne ）⑵使物体带电也叫起电。

使物体带电的方法有三种：①摩擦起电 ②接触带电 ③感应起电。

⑶电荷既不能创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从的体的这一部分转移到另一个部分，这叫做电荷守恒定律。

带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。

2．库仑定律（1）公式 F K Q Q r=122 （真空中静止的两个点电荷） 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，数学表达式为F K Q Q r=122，其中比例常数K 叫静电力常量，K =⨯90109.N m C22·。

（F:点电荷间的作用力(N)， Q 1、Q 2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引）（2）库仑定律的适用条件是(1)真空，(2)点电荷。

点电荷是物理中的理想模型。

当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。

3．静电场 电场线为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。

电场线的特点：(1)始于正电荷 （或无穷远），终止负电荷（或无穷远）；(2)任意两条电场线都不相交。

电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。

带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。

4．电场强度 点电荷的电场⑴电场的最基本的性质之一，是对放入其中的电荷有电场力的作用。

电场磁场对比复习图表二：几种典型的电场磁场分布图图表三：知识结构图粒子在复合场中运动1.带电物体在复合场的运动类型：①匀速运动或静止状态：当带电物体所受的合外力为零时②匀速圆周运动：当带电物体所受的合外力充当向心力时③非匀变速曲线运动；当带电物体所受的合力变化且和速度不在一条直线上时2.综合问题的处理方法(1)处理力电综合题的的方法处理力电综合题与解答力学综合题的思维方法基本相同，先确定研究对象，然后进行受力分析（包括重力）、状态分析和过程分析，能量的转化分析，从两条主要途径解决问题。

①用力的观点进解答，常用到正交分解的方法将力分解到两个垂直的方向上，分别应用牛顿第三定律列出运动方程，然后对研究对象的运动进分解。

可将曲线运动转化为直线运动来处理，再运用运动学的特点与方法，然后根据相关条件找到联系方程进行求解。

②用能量的观点处理问题对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量观点来处理。

即使都是恒力作用的问题，用能量观点处理也常常显得简洁，具体方法有两种：ⅰ用动能定理处理，思维顺序一般为：a.弄清研究对象，明确所研究的物理过程b.分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功c.弄清所研究过程的始、末状态（主要指动能）ⅱ用包括静电势能和内能在内的能量守恒定律处理，列式的方法常有两种：a 从初、末状态的能量相等（即21E E =）列方程b 从某些能量的减少等于另一些能量的增加（即E E '∆=∆）列方程c 若受重力、电场力和磁场力作用，由于洛仑兹力不做功，而重力与电场力做功都与路径无关，只取决于始末位置。

因此它们的机械能与电势能的总和保持不变。

(2)处理复合场用等效方法：各种性质的场与实物（由分子和原子构成的物质）的根本区别之一是场具有叠加性。

即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场，对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果；也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加紧场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答。

专 题 四 电 场 和 磁 场知识回扣（一） 静电场 一、电场力的性质 1、库仑定律内容：在真空中两个点电荷的相互作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上. 表达式：221r Q Q kF = [说明] （1）库仑定律适用在真空．．中、点电荷．．．间的相互作用，点电荷在空气中的相互作用也可以应用该定律.○1对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r 为两球心之间的距离.○2对于两个带电金属球，要考虑金属表面电荷的重新分布. ○3库仑力是短程力，在r =10-15～10-9m 的范围均有效.所以不能根据公式错误地推论：当r →0时，F →∞，其实，在这样的条件下，两个带电体也已经不能再看做点电荷.（2）在计算时，知物理量应采用国际单位制单位.此时静电力常量k =9×109N ·m 2/C 2. （3）221r Q Q kF =，可采用两种方法计算： ○1采用绝对值计算.库仑力的方向由题意判断得出. ○2Q 1、Q 2带符号计算.此时库仑力F 的正、负符号不表示方向，只表示吸引力和排斥力. （4）库仑力具有力的共性○1两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律. ○2库仑力可使带电体产生加速度.例如原子的核外电子绕核运动时，库仑力使核外电子产生向心加速度.○3库仑力可以和其他力平衡. ○4某个点电荷同时受几个点电荷的作用时，要用平行四边形定则求合力. 2、电场强度（1）电场强度的大小 ① 定义式： qFE =适用于任何电场，E 与F 、q 无关 ② 点电荷的电场： 2rQk E = Q 为场源电荷的电荷量 ③ 匀强电场： dUE =d 为电势差为U 的两点在电场方向上的距离 [说明] ①电场中某点的电场强度的大小与形成电场的电荷电量有关，而与场电荷的电性无关，而电场中各点场强方向由场电荷电性决定.②如果空间几个电场叠加，则空间某点的电场强度为知电场在该点电场强度的矢量和，应据矢量合成法则——平行四边形定则合成；当各场强方向在同一直线上时，选定正方向后作代数运算合成.（2）电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同。

第二版1）真空中电场的高斯定理1）真空中磁场的安培环路定理1SSE dS qε⋅=∑∫∫���0LE dl ⋅=∫����2）真空中磁场的高斯定理0SB dS ⋅=∫∫����2）真空中电场的安培环路定理0LLB dl Iµ⋅=∑∫���1）磁介质中磁场的高斯定理0SB dS ⋅=∫∫����0LE dl ⋅=∫����1）电介质中电场的安培环路定理第二版2）电介质中的高斯定理2）磁介质中的安培环路定理∑∫∫+=⋅S Sq q S d E )(1'00ε��∑∫∑+=⋅LLLi I l d B '00µµ��l d M I l d B l ll ����⋅+=⋅∫∑∫00µµ∑∫=⋅−Il d M Bl���)(0µM BH ���−=0µ∑∫=⋅I l d H l��∫∫∑∫∫⋅−=⋅S S SS d P q S d E ����00011εε∑∫∫=⋅+00)(q S d P E S���εPE D ���+=0ε∑∫∫=⋅0q S d D S��电场、磁场公式对比大学物理第二版0D E P ε=+������0e P E χε=����电极化率相对电容率0r D E Eεεε==������绝对电容率E D P ������、与三者之间关系0(1)e D Eχε=+����1r eεχ=+''e p σSl P σVSl∆===∆∆∑0rE E ε=电场、磁场公式对比大学物理第二版MB H ���−=0µ()M H B ���+=0µHM m ��κ=()()Hk H k H B m m ����+=+=100µµ磁化率1=r m BB µκ=+相对磁导率HH B r ���µµµ==0绝对磁导率B H M ����、与三者之间关系'I lI Sl S I V p M ss m===∆=∑电场、磁场公式对比大学物理第二版=∫⋅l d E ��静电场稳恒磁场∑∫=⋅ii I l d B 0µ��0=•∫S d B ��∑∫=•i sq S d E 01ε��磁场没有保守性，它是非保守场，或无势场电场有保守性，它是保守场，或有势场电力线起于正电荷、止于负电荷。