基础物理学物理考点总结.doc

电磁学： 1、库伦定律：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，力的方向与它们之间的连线平行。设q1和q2为两点电荷的电荷量的大小，r为它们之间的距离，F为静电作用力的大小，那么 其中k是与(均匀)介质相关的常数。 电场： 库伦认为电荷之间的相互作用是瞬时作用和超距作用，法拉第认为电荷之间通过电场相互作用。 电场强度： 静电场对于单位正电荷的作用力反映了电场的强度(简称场强)，电场强度表示为E。 电场强度E具有方向性，因此E为矢量。 设真空中有静止点电荷q，正电荷q表示为正数，负电荷q表示为负数。q在它周围空间激发静电场，该电场的强度表示为 E= 其中r表示点电荷q到空间点P的距离，er为q到P的单位矢量。 4、电场强度叠加原理： 若干点电荷在空间任意点激发的场强等于各点电荷在该点场强的矢量和。 流速场的通量： 设v为流速场(v为流体速度)，dS为曲面的面积元素(面积微分)，n为面积元素dS的(正面)单位法向量，有向面积元素dS = ndS，通量元素(通量微分) 表示单位时间流过面积元素dS的流体的体积(流量)。 电通量： 电场环量（路）定律： 对于静电场中的两点P和Q，电荷q从P出发沿L1到达Q，再从Q出发沿L2回到P，那么电场E对于q所作的功为0，即 静电场环路定律表明场强沿任意闭合环路的曲线积分为0。由静电场环路定律可知，从P点到Q点电场E对电荷q所作的功与q经过的路径无关，仅仅与起始位置P和终止位置Q有关，这说明静电场E对电荷的作用力是保守力。 电势： 如图所示，在O处有静止点电荷，电荷量为q0(q0 0)。电荷量为q(q 0)的运动电荷从A运动到B，运动曲线的方程为其中s为弧长。 静止电荷q0产生的静电场的Coulomb力对运动电荷所作的功为 静止电荷对运动电荷的作功只与运动电荷的起始和终止位置有关，这说明静止电荷q0产生的静电场的Coulomb力为保守力(保守力所作的功只与运动质点起始和终止位置有关，与质点的运动路径无关)。这一结论可以推广到若干电荷产生的静电场。 静电场的环路定律是Coulomb定律的推论。 因为电场强度E是无旋场，所以E是有势场。设V=V(r)是E的势函数，那么 V称为静电场的电势。 电力线和矢量线： 定义3.1.2设V(r)为矢量场A(r)的势函数，对任意取定的V0，满足V(r) = V0的点的集合构成一个空间曲面，称为V(r)的等势面(等值面)。设C为空间曲线，V(r)为静电场的电势。如果在C上任意点处，C与V(r)的等势面垂直，那么C称为电力线。 定义3.1.3设A(r)为矢量场，C为场中(光滑)曲线。如果对于C上任意点P都有C在P点的切向矢量平行于在P点的矢量A，那么C称为A的矢量线。 静电场E的电力线就是静电场E的矢量线。设V(r)为静电场的电势。对于电力线C上的每一个点P，电荷在P点的Coulomb力F的方向为电力线C在P点处的切线方向，该方向与V(r)的梯度方向平行(梯度方向垂直于等势面，与等势面的法线平行)。这是电力线的几何意义。电力线有助于直观理解电通量，电力线就如同流速场的流速线，电通量就如同流速场的流量。 导体和静电感应： 按导电性能将物质分为3类： 导电能力极强的物质称为导体； 不能导电的物质称为电绝缘体(电介质)； (3)介于导体与电绝缘体之间的物质称为半导体。 外部静电场使得导体中的自由电子定向运动，这使得导体的一端积累负电荷，另一端积累正电荷，这种现象称为静电感应。静电感应产生的电荷称为感应电荷。 设静电场为E0，感应电荷产生的电场为E1，那么叠加电场为 E = E0 + E1。 导体内部自由电子将保持定向运动直到在导体内部满足E = 0。在导体内部满足E = 0的状态称为静电平衡状态。 在静电平衡状态下导体内部没有净电荷，电荷分布在导体表面。导体表面单位面积上的电荷量称为电荷面密度。 在静电平衡状态下导体表面外侧附近的电场强度的方向垂直于导体表面，场强的大小与导体表面感应电荷的电荷面密度成正比。实验表明导体表面曲率大的地方电荷面密度相对较大，这使得感应电荷在导体尖端附近产生强电场。在这个强电场作用下部分空气分子产生电离，正负离子在电场作用下运动，这种运动产生两个效应： (1)离子运动形成电风； (2)运动到导体尖端的离子中和导体尖端的感应电荷形成尖端放电。 11、电容器 如图所示，两块形状相同的平行的金属面板组成一个平行板电容器，连接到电路中的电容器充电后在两极形成电性相反的电荷分布，图中A极带正荷，B极带负荷。 设A和B两极的间距为d，电容器面板的面积为S，电容器面板上电荷及电荷面密度分别为电荷在极板上均匀分布，A和B两极的电势分别为