准静态电磁场数值分析方法(李琳等著)思维导图
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高考物理电磁学一、公式和结论电场1.(1)(3)电场力做功:W AB 电势差:U AB =(5)电势能:E P = ; ; (7)电容:C= ;(定义式) ;(平行板电容器决定式)严格带“+、-”号有: ; 定义式有: ; 比值法有: 。
动态分析: ①U 一定: ②Q 一定:结论:当Q 一定时,d 变化,电场强度E 。
(8)带电粒子在电场中运动 ①加速电场:(匀加速直线运动)解题方法: ---qU 1= ;v 0= ; ②偏转电场:(类平抛运动) 加速度:a =qE m =qUmd.垂直电场方向:v x = ; x= ; 沿电 场 方 向 :V y = ; y= ;合位移:S= ; 位移偏向角: 合速度:v= ; 速度偏转角:tanθ= ;tanθ= tan 时间---飞出极板: ;打在极板上: ; ③匀速直线运动---解题方法: 。
2.电场结论:(1)电场力做功与路径 ;(2)电场力做正功,电势能 ;电场力做负功,电势能 ; (3)沿电场方向,电势 ;且沿电场线方向电势降落 ; (4)电场线与等势面互相 ;(5)电场强度越大,等势面 ;等势面越密的地方,电场强度 ;(6)匀强电场中任何一条线段中点的电势等于两端点电势的平均值,如图甲,C 点为线段AB 的中点,则有φC =φA +φB 2;如图乙,AB ∥CD ,且AB =CD ,则U AB =U CD ; (7)正电荷沿电场线运动电场力做正功;负电荷沿电场线运动电场力做负功; (8)静电平衡导体是等势体,表面是等势面,电场线与表面垂直,导体内部场强为零。
3.等量同种电荷和等量异种电荷电场和电势规律磁场1.磁感应强度:B= ; B= ; 方向: ; 2.安培力:F= ; 方向: ; 3.洛伦兹力:f 洛= ; 半径:R= ; 周期:T= ; 计算时间方法:(1) ;(2) ; 画轨迹: ;圆心角:(1) ; (2) ; (3) 。
4.质谱仪(1)构造:由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.(2)原理:粒子由静止在加速电场中被加速,根据动能定理可得关系式qU =12mv 2.粒子在磁场中受洛伦兹力偏转,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律得关系式qvB =m v 2r .由以上两式可得出需要研究的物理量,如粒子轨道半径、粒子质量、比荷.r =1B 2mU q ,m =qr 2B 22U ,q m =2UB 2r 2.5.回旋加速器(1)构造:D 1、D 2是半圆形金属盒,D 形盒的缝隙处接交流电源.D 形盒处于匀强磁场中.(2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋,由qvB =mv 2r ,得E km =q 2B 2r 22m,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和D 形盒半径r 决定,与加速电压无关. 6.速度选择器(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直.这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE =qvB ,即v =EB.7.磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把内能直接转化为电能. (2)根据左手定则,如图中的B 是发电机正极.(3)磁流体发电机两极板间的距离为L ,等离子体速度为v ,磁场的磁感应强度为B ,则由qE =q UL=qvB 得两极板间能达到的最大电势差U =BLv .8.电磁流量计工作原理:圆形导管直径为d ,用非磁性材料制成,导电液体在管中向左流动,导电液体中的自由电荷(正、负离子),在洛伦兹力的作用下横向偏转,a 、b 间出现电势差,形成电场,当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时,a 、b 间的电势差就保持稳定,即:qvB =qE =q U d ,所以v =UBd,因此液体流量Q =Sv =πd 24·U Bd =πdU 4B.电磁感应1.感应电流产生条件:(1) ; (2) ; 2.楞次定律: (1)谁阻碍谁? (2)阻碍什么? (3)怎样阻碍? (4)阻碍结果? (5)为何阻碍?解题步骤:一原---二变---三感---四电流 3.感应电动势(1)导体平动切割磁感线:E= ; (2)导体转动切割磁感线:E= ; (3)法拉第电磁感应定律:E= ; B 变化: ;(电磁驱动) S 变化: ;(电磁阻尼) B 和S 变化率求解方法:(1) ; (2) ; (4)导线框绕中心轴垂直磁场转动切割磁感线最大值:E= ; 4.结论(1)通过回路截面的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路电阻R 有关,与时间长短无关.推导如下:q =I Δt =n ΔΦΔtRΔt =n ΔΦR.(2)安培力的大小⎭⎪⎬⎪⎫安培力公式:F =BIl 感应电动势:E =Blv感应电流:I =ER⇒ F =B 2l 2v R 5.能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热Q 的三种方法二、思维导图。