¿Cómo repasar la Optativa de Física 3-1 para el examen final de mañana?

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Colección completa de fórmulas, teoremas y conceptos de física de secundaria

Electiva 3-1

Capítulo 1 Campo eléctrico

1. carga, carga elemental, Conservación de la carga (A)

(1) Sólo hay dos tipos de cargas en la naturaleza: una varilla de vidrio frotada con seda tiene una carga positiva y una varilla de caucho duro frotada con piel. _ Cargada negativamente. Las cargas similares se repelen entre sí y las cargas diferentes se atraen entre sí. La cantidad de carga se llama cantidad de carga_, representada por _Q_, la unidad es _culombio, denominada biblioteca, representada por el símbolo C.

(2) Los objetos se pueden cargar mediante fricción e inducción. No importa qué método pueda crear carga eléctrica ni destruirla, solo puede transferir carga eléctrica sobre o entre objetos. En este proceso, la cantidad total de carga eléctrica no cambia.

2. Ley de Coulomb (A)

(1) Contenido: La fuerza de interacción entre dos cargas puntuales estacionarias en el vacío es proporcional al producto de sus cargas, y su distancia es inversamente proporcional al cuadrado del cuadrado de su distancia, y la dirección de la fuerza está en la línea que los conecta.

(2) Fórmula: donde k=9.0×109 N﹒ m2/C2

3. Campo eléctrico, intensidad del campo eléctrico, líneas de campo eléctrico (A)

(1) Hay una sustancia alrededor del cuerpo cargado. Esta sustancia se llama campo eléctrico. , y la carga La interacción entre ellos se produce a través del campo eléctrico.

(2) Intensidad del campo eléctrico (intensidad de campo) ①Definición: la relación entre la fuerza del campo eléctrico F experimentada por una carga colocada en un determinado punto del campo eléctrico y su cantidad de carga

②Fórmula: E =F/q_Se puede ver en la fórmula que la unidad de intensidad de campo es ganado por banco

③La intensidad de campo tiene magnitud_ y dirección, y es un vector. Regulación direccional: la dirección de la intensidad del campo en un determinado punto del campo eléctrico es la misma que la dirección de la fuerza del campo eléctrico experimentada por la carga positiva en ese punto.

(3) Las líneas de campo eléctrico pueden describir vívidamente la distribución del campo eléctrico. La densidad de las líneas del campo eléctrico refleja la intensidad del campo eléctrico; la dirección tangente de un punto en la línea del campo eléctrico indica la dirección de la intensidad del campo en ese punto, es decir, la dirección del campo eléctrico. Características de las líneas de campo eléctrico de un campo eléctrico uniforme: líneas rectas paralelas con distancias iguales. (Distribución de líneas de campo eléctrico de varios campos eléctricos especiales)

4. Aplicación y prevención de la electricidad estática (A)

(1) Prevención de la electricidad estática:

Fenómeno de descarga: descarga de chispa, descarga a tierra, descarga de punta, etc.

Los pararrayos utilizan el principio de descarga de la punta para proteger contra los rayos: cuando una nube cargada se acerca a un edificio, la carga inducida generada en el pararrayos se descargará a través de la punta de la aguja, neutralizando gradualmente la carga en la nube. y proteger el edificio de los rayos.

(2) Aplicación de electrostática:

Eliminación de polvo electrostático, copia electrostática, pintura en aerosol electrostática, etc.

5. Condensador, condensador, resistencia, inductor. (A)

(1) Una capa de material aislante se intercala entre dos placas metálicas paralelas que están enfrentadas y muy juntas, formando un capacitor de placas paralelas. Esta capa de material aislante se llama dieléctrico. Un condensador es un dispositivo que retiene carga eléctrica.

(2) La capacidad de un condensador para almacenar carga se expresa mediante capacitancia y su unidad internacional es faradio (F). La capacitancia de un capacitor de placas paralelas está relacionada con el área enfrentada, la distancia entre las dos placas y las propiedades del dieléctrico. Cuanto mayor es el área enfrentada, mayor es la capacitancia y cuanto mayor es la distancia entre las placas, menor es. capacidad.

(3) Si un condensador está conectado a un circuito de CA, puede bloquear la CC y dejar pasar CA.

(4) La resistencia tiene un efecto de bloqueo sobre la corriente, que está representado por la resistencia R. Al funcionar cumple la ley de Ohm y toda la energía eléctrica se convierte en energía interna.

(5) El inductor "pasa CC, bloquea CA, pasa baja frecuencia y bloquea alta frecuencia".

6. Campo eléctrico uniforme

El área donde la dirección de la intensidad del campo es la misma en todas partes y la intensidad del campo es la misma en todas partes se llama campo eléctrico uniforme. Las líneas en un campo eléctrico uniforme son equidistantes y paralelas. Línea, después de que dos placas metálicas paralelas y opuestas se cargan con cantidades iguales de cargas diferentes, habrá un campo eléctrico uniforme entre los dos polos, excepto en los bordes.

7. Energía potencial eléctrica

La energía determinada por la posición relativa de las cargas en el campo eléctrico se denomina energía potencial eléctrica.

La energía potencial eléctrica es relativa, y se suele tomar como energía potencial eléctrica y punto cero el infinito o la tierra.

Dado que la energía potencial eléctrica es relativa, su importancia en la aplicación práctica no es grande. Lo que se aplica a menudo es el cambio de energía potencial eléctrica. La fuerza del campo eléctrico realiza trabajo sobre la carga y la energía potencial eléctrica de la carga se ralentiza menos. La carga eléctrica supera la fuerza del campo eléctrico para realizar trabajo y la energía potencial eléctrica de la carga aumenta. La energía potencial eléctrica es igual al valor del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga. Esta es a menudo la base para juzgar cómo cambia la energía potencial eléctrica de la carga.

8. Potencial eléctrico, diferencia de potencial

⑴El potencial eléctrico es una cantidad física que describe las propiedades energéticas del campo eléctrico.

Coloca una carga de prueba en un punto determinado. posición en el campo eléctrico Si tiene La energía potencial eléctrica de , entonces la relación se llama potencial eléctrico en esa ubicación.

El potencial eléctrico también es relativo. Por lo general, el potencial eléctrico a una distancia infinita del campo eléctrico o de la tierra es potencial eléctrico cero (para el mismo campo eléctrico, la energía potencial eléctrica y la selección del punto cero de la electricidad). potenciales son consistentes). Después de seleccionar el punto de potencial eléctrico cero, se puede concluir que el potencial eléctrico de cada punto en el campo eléctrico formado por cargas positivas es positivo, y el potencial eléctrico de cada punto en el campo eléctrico formado por cargas negativas. es negativo.

⑵ La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en el campo eléctrico se llama diferencia de potencial eléctrico. Según los requisitos del libro de texto, la diferencia de potencial eléctrico toma el valor absoluto. diferencia de potencial eléctrico, para comparar qué punto tiene un potencial eléctrico más alto, es necesario comparar las cargas según la fuerza del campo eléctrico. El juicio positivo o negativo del trabajo realizado se puede juzgar por la posición de estos dos puntos en el campo eléctrico. línea.

⑶ La superficie compuesta por puntos con igual potencial eléctrico se denomina superficie equipotencial. Características de las superficies equipotenciales:

(a) Los potenciales eléctricos en cada punto de la superficie equipotencial son iguales y la fuerza del campo eléctrico no realiza trabajo cuando se mueven cargas en la superficie equipotencial.

(b) La superficie equipotencial debe ser perpendicular a las líneas del campo eléctrico, y las líneas del campo eléctrico siempre apuntan desde la superficie equipotencial con mayor potencial eléctrico hasta la superficie equipotencial con menor potencial eléctrico.

(c) Regulación: Al dibujar superficies (o líneas) equipotenciales, las diferencias de potencial entre dos superficies (o líneas) equipotenciales adyacentes son iguales. De esta manera, la intensidad del campo es mayor donde las superficies (líneas) equipotenciales son más densas y donde las superficies (líneas) equipotenciales son escasas, la intensidad del campo es menor.

⑷La fórmula de cálculo del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga: , esta fórmula es aplicable a cualquier campo eléctrico. El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico es independiente de la trayectoria y está determinado por la diferencia de potencial entre las posiciones inicial y final.

⑸La relación entre la diferencia de potencial y la intensidad del campo en un campo eléctrico uniforme es , y en la fórmula es la distancia a lo largo de la dirección de la intensidad del campo.

9. Conductores en campos eléctricos

⑴Inducción electrostática: Poner un conductor metálico en un campo eléctrico externo ya que los electrones libres en el conductor se mueven direccionalmente bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico. , los dos lados del conductor aparecen cantidades iguales de cargas diferentes en la cara final. Este fenómeno se llama inducción electrostática.

⑵Equilibrio electrostático: Las cantidades iguales de cargas heterogéneas inducidas en ambos extremos del conductor donde se produce la inducción electrostática forman un campo eléctrico adicional. Cuando el campo eléctrico adicional compensa completamente el campo eléctrico externo, el movimiento direccional es libre. los electrones se detienen y el conductor en este momento está en estado de equilibrio electrostático.

⑶ Características de un conductor en equilibrio electrostático:

(a) La intensidad del campo eléctrico dentro del conductor es cero en todas partes y las líneas del campo eléctrico están interrumpidas dentro del conductor.

(b) El conductor es un cuerpo equipotencial y la superficie es una superficie equipotencial.

(c) La dirección de la intensidad del campo en cualquier punto de la superficie del conductor es perpendicular a la superficie de ese punto.

(d) La carga neta de la zona rota del conductor se distribuye toda en la superficie exterior del conductor.

10. Condensador

(1) Dos conductores aislados entre sí y cercanos entre sí forman un condensador.

(2) Capacitancia: Indica la capacidad del condensador para mantener la carga.

a Definición: , es decir, la capacitancia C es igual a la relación entre Q y U. No se puede entender que la capacitancia C sea directamente proporcional a Q e inversamente proporcional a U. La capacitancia de un capacitor está determinada por los factores del capacitor mismo y no tiene nada que ver con si el capacitor está cargado y cuánto está cargado.

b Fórmula del factor determinante: como condensador de placas paralelas (no es necesario calcular esta fórmula)

(3) Cuando se analiza Q, E, U, C relacionados con placas paralelas capacitores Hay dos situaciones a las que prestar atención:

a. Mantenga las dos placas conectadas a la fuente de alimentación, entonces el voltaje U entre las dos placas del capacitor no cambiará. > b. Desconecte la fuente de alimentación después de la carga, entonces la carga Q no cambiará. Variable

(4) La definición de capacitancia: (definición)

(5) C está determinada. por el propio condensador. Para capacitores de placas paralelas, C depende de: (Fórmula determinante)

(6) Hay dos situaciones básicas en las que la cantidad de carga en el capacitor y el cambio en el voltaje en las dos placas son comunes:

La primera situación: si la fuente de alimentación se desconecta después de cargar el capacitor, significa que la capacidad Q del capacitor es constante. En este momento, la diferencia de potencial entre los dos polos del capacitor será. cambia con el cambio de capacitancia.

La segunda situación: si el capacitor siempre está conectado a la fuente de alimentación, significa que el voltaje V de las dos placas del capacitor es constante. En este momento, la carga del capacitor cambiará con. el cambio de capacitancia.

11. El movimiento de partículas cargadas en el campo eléctrico

(1) El movimiento de partículas cargadas en el campo eléctrico combina el conocimiento, los métodos analíticos y los métodos de análisis mecánico de los campos electrostáticos. y mecánica Básicamente lo mismo: primero analice la situación de la fuerza, luego analice el estado del movimiento y el proceso de movimiento (equilibrio, aceleración o desaceleración, línea recta o curva) y luego elija la ley apropiada para resolver el problema.

(2) Al analizar la fuerza de las partículas cargadas, se debe prestar atención a dos puntos:

a. Se deben dominar las características de la fuerza del campo eléctrico. Por ejemplo, el tamaño y la dirección de la fuerza del campo eléctrico no sólo están relacionados con el tamaño y la dirección de la intensidad del campo, sino también con la carga y las propiedades eléctricas de las partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme, la fuerza del campo eléctrico; sobre las partículas cargadas hay una fuerza constante en todas partes; en un campo eléctrico no uniforme, la magnitud y la dirección de la fuerza del campo eléctrico experimentada por la misma partícula cargada en diferentes lugares pueden ser diferentes.

b La consideración de la gravedad depende de la situación específica: Partículas básicas: como electrones, protones, partículas, iones, etc., a menos que se indique o se insinúe explícitamente lo contrario, la gravedad generalmente no se considera (pero sí no ignorado) calidad). Partículas cargadas: como gotas de líquido, gotas de aceite, polvo, bolitas, etc. A menos que se indique o se indique explícitamente lo contrario, no se puede ignorar la gravedad.

12. El proceso de aceleración de partículas cargadas (incluidos los cambios de velocidad durante la deflexión) es un proceso de conversión entre otras formas de energía y funciones. Para resolver este tipo de problemas, puedes utilizar el teorema de la energía cinética o la ley de conservación de la energía.

Si eliges el teorema de la energía cinética, ¿necesitas distinguir qué fuerzas funcionan? ¿Hacer trabajo positivo o trabajo negativo? ¿Es fuerza constante o fuerza variable? Si la fuerza del campo eléctrico es una fuerza variable, el trabajo de la fuerza del campo eléctrico debe expresarse como, y también se debe determinar la energía cinética del estado inicial y la energía cinética del estado final (o el incremento de energía cinética entre los estados inicial y final). .

Si se selecciona la ley de conservación de la energía, ¿hay que distinguir qué formas de energía están cambiando? ¿Cómo cambia (aumenta o disminuye)? Las expresiones de conservación de energía son:

a La energía total (suma algebraica) del estado inicial y del estado final es igual, es decir

b La reducción de alguna forma de; la energía debe ser igual a otras formas de energía El aumento de c es la suma algebraica de los incrementos de varias formas de energía;

13. El problema de la deflexión de partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme

Si se inyecta una partícula cargada en un campo eléctrico uniforme con una velocidad inicial v0 perpendicular a la dirección de la intensidad del campo, independientemente de la gravedad, la fuerza del campo eléctrico hace que la partícula cargada acelere y realice un movimiento similar a un plano. lanzamiento Al analizar, todavía se utiliza el método de análisis del movimiento de lanzamiento plano en mecánica: descomponer el movimiento en un movimiento componente perpendicular a la dirección del campo eléctrico: movimiento lineal uniforme: , ; la dirección de la intensidad del campo - movimiento de aceleración uniforme, , , el ángulo de desviación de la partícula es.

Las partículas cargadas, aceleradas por una determinada tensión de aceleración (U1), se inyectan en un determinado campo eléctrico de desviación de placas paralelas y perpendicular a la dirección de la intensidad del campo. La desviación de las partículas en la dirección de incidencia sólo se ve afectada por. la deflexión aplicada al electrodo de deflexión relacionada con el voltaje en U2. Cuando la magnitud y la polaridad del voltaje de deflexión cambian, la deflexión de las partículas también cambia.

Si el período de cambio del voltaje de deflexión es mucho mayor que el tiempo (T) para que las partículas crucen el campo eléctrico, entonces las partículas aún pueden tratarse como un campo eléctrico uniforme durante el proceso de cruzar el campo eléctrico.

Cuestiones que se deben tener en cuenta:

1. La intensidad del campo eléctrico E y el potencial U solo están determinados por el campo mismo y no tienen nada que ver con si las cargas se colocan en el campo y qué tipo de cargas de prueba se colocan.

Las dos cantidades de fuerza del campo eléctrico F y energía potencial eléctrica no sólo están relacionadas con el campo eléctrico, sino también con la carga de prueba colocada en el campo.

Entonces E y U pertenecen al campo eléctrico, y y pertenecen al campo y las cargas en el campo.

2. En circunstancias normales, la trayectoria de movimiento de las partículas cargadas en el campo eléctrico no coincide con las líneas del campo eléctrico. La dirección tangente de un punto en la trayectoria de movimiento representa la dirección de la velocidad y la. La dirección tangente de un punto en la línea del campo eléctrico refleja la dirección de la carga positiva. Existe una diferencia entre la dirección de la fuerza y ​​la dirección del movimiento de un objeto.

Como se muestra en la figura:

Solo en el campo eléctrico donde la línea del campo eléctrico es una línea recta y la carga comienza desde el reposo o la dirección de la velocidad inicial es consistente con la dirección del campo eléctrico y solo se mueve bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, en este caso especial la trayectoria de las partículas es a lo largo de la línea eléctrica.

3. La intensidad del campo eléctrico y el potencial de una carga puntual

(1) La intensidad del campo eléctrico formado por una carga puntual en el vacío cuando la carga fuente. está presente, la dirección de la intensidad del campo está alejada de la carga fuente. Cuando la carga fuente es negativa, la intensidad del campo se dirige hacia la carga fuente. Sin embargo, independientemente de si la carga fuente es positiva o negativa, la intensidad del campo es mayor cuanto más cerca de la carga fuente.

(2) Cuando , el potencial de cada punto en el campo eléctrico de una carga de fuente positiva es positivo Cuanto más cerca de la carga de fuente de campo, mayor es el potencial. El potencial de cada punto en el campo eléctrico de una carga fuente negativa es negativo. Cuanto más cerca de la carga fuente, menor es el potencial.

(3) Si existen n cargas puntuales al mismo tiempo, sus campos eléctricos se superpondrán para formar un campo eléctrico combinado. En este momento, la intensidad del campo eléctrico en un determinado punto es igual a la. intensidad de campo generada por cada carga puntual en ese punto La suma vectorial de , y el potencial eléctrico en un determinado punto es igual a la suma algebraica de los potenciales eléctricos de todas las cargas puntuales en ese punto.

Capítulo 2 Corriente constante

1. Algunas reglas básicas de los circuitos

(1) Las condiciones para la formación de corriente: primero, debe haber carga libre, y segundo, debe haber un campo eléctrico dentro del conductor, es decir, debe haber una voltaje en ambos extremos del conductor.

(2) Intensidad de corriente: La relación entre la cantidad de electricidad q que pasa por la sección transversal del conductor y el tiempo t que tardan en pasar estas cantidades de electricidad se llama intensidad de corriente: .

(3) Resistencia y ley de resistencia: La resistencia de un conductor refleja la naturaleza del conductor que resiste la corriente, y la fórmula de definición es cuando la temperatura se mantiene constante, la resistencia de un conductor es proporcional a; su longitud y proporcional a la longitud del conductor, es inversamente proporcional a la sección transversal S del conductor, y está relacionada con el material del conductor, es decir, está determinada por los factores del propio conductor. La fórmula, L y S son las características geométricas del conductor, y r es la resistividad del material, que refleja la conductividad del material. Los materiales se dividen en conductores y aislantes según su resistividad.

Para los conductores metálicos, su resistividad generalmente está relacionada con la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la resistividad aumenta y la resistencia del conductor también aumenta. La ley de resistencia se resume bajo la condición de que la temperatura no aumente. De acuerdo con las leyes físicas, solo se puede utilizar bajo condiciones de temperatura constante.

La fórmula cree erróneamente que R es directamente proporcional a U o R es inversamente proporcional a I. Esta inferencia errónea se puede analizar desde dos aspectos: primero, la resistencia está determinada por las características estructurales del propio conductor, si se aplica voltaje a ambos extremos del conductor y cuánto, si pasa corriente a través del conductor y cuánto. cuanta corriente hay, no existe una relación directa; el voltaje aplicado al conductor es grande, la corriente que pasa a través de él también es grande, la temperatura del conductor aumentará y la resistencia del conductor cambiará, pero esto es solo una efecto indirecto, no una relación directa. En segundo lugar, la medición de la resistencia mediante voltamperometría se basa en la definición de resistencia. Use un voltímetro para medir el voltaje a través de la resistencia y use un amperímetro para medir la corriente a través de la resistencia para calcular el valor de la resistencia.

(4) Ley de Ohm

La intensidad de la corriente que pasa a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje en ambos extremos del conductor e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. es, tenga en cuenta:

a: Las tres cantidades I, U y R en la fórmula deben pertenecer al mismo circuito y tener correspondencia instantánea.

b: Ámbito de aplicación: Aplicable a soluciones de conductores metálicos y electrolitos, no aplicable a gases. En el motor, aunque el material conductor también es metal, debido al fenómeno de inducción electromagnética que se produce cuando el motor gira, la corriente que pasa por el motor no puede determinarse simplemente por el voltaje aplicado a ambos extremos del motor y la resistencia del motor. armadura.

(5) Trabajo eléctrico y potencia eléctrica: La esencia del trabajo realizado por la corriente es que la fuerza del campo eléctrico realiza trabajo sobre la carga. La energía potencial eléctrica de la carga se reduce cuando la fuerza del campo eléctrico lo hace. Trabajo sobre la carga. La energía potencial eléctrica se convierte en otras formas de energía, por lo que el trabajo eléctrico W = qU = UIt, que es una fórmula de aplicación general para calcular la potencia eléctrica. El trabajo realizado por la corriente por unidad de tiempo se llama potencia eléctrica. Esta es una fórmula de aplicación general para calcular la potencia eléctrica.

(6) Calor eléctrico y ley de Joule: El calor generado cuando la corriente pasa a través de una resistencia se llama calor eléctrico. Q = I2 R t Ésta es una fórmula de cálculo de aplicación universal para la calefacción eléctrica.

La diferencia entre calor eléctrico y energía eléctrica:

a: Aparatos eléctricos de resistencia pura: la corriente eléctrica pasa a través de aparatos eléctricos con el fin de generar calor, como estufas eléctricas, planchas eléctricas. , lámparas incandescentes, etc.

b: Aparatos eléctricos de resistencia no pura: La corriente eléctrica pasa a través de aparatos eléctricos con el fin de convertir la energía en formas distintas a la energía térmica. La generación de calor es una pérdida inevitable de energía térmica, como motores, electrolizadores. , cargar baterías, etc.

En un circuito resistivo puro, toda la energía eléctrica se convierte en energía térmica, y la potencia eléctrica es igual al calor eléctrico, es decir, W = UIt = I2Rt = es universal y no hay diferencia. No hay diferencia de la misma manera. En un circuito resistivo no puro, la energía eléctrica consumida por el circuito, es decir, W = UIt, se divide en dos partes: una parte se convierte en otras formas de energía distintas a la energía térmica (por ejemplo, la corriente pasa a través de un motor, y la rotación del motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica; la otra Una pequeña parte se convierte inevitablemente en calor eléctrico Q = I2R t). Aquí W = UIt ya no es igual a Q = I2Rt, sino W > Q, que debería ser W = Eother + Q. La potencia eléctrica sólo se puede calcular con W = UIt, y el calor eléctrico sólo se puede calcular con Q = I2Rt.

2． Circuitos en serie y circuitos en paralelo

(1) Circuitos en serie y división de voltaje

a: Características básicas de los circuitos en serie: las corrientes en todas partes del circuito son iguales al voltaje total en ambos extremos; del circuito Es igual a la suma de los voltajes de todas las partes del circuito.

b: Propiedades importantes de un circuito en serie: la resistencia total es igual a la suma de las resistencias en serie, es decir, R total = R1 + R2 +... + Rn la regla de distribución de voltaje; y potencia eléctrica en el circuito en serie: cada resistencia en el circuito en serie El voltaje en ambos extremos es proporcional a la potencia eléctrica consumida por cada resistencia y la resistencia de cada resistencia, es decir:

c: Por ; Al conectar una resistencia divisora ​​de voltaje en serie con el amperímetro, puede ampliar su rango de voltaje y modificar el amperímetro para convertirlo en un voltímetro. Si la resistencia interna del amperímetro es Rg, la corriente máxima permitida es Ig, y el voltaje máximo medido con dicho amperímetro solo puede ser IgRg si se conecta una resistencia divisora ​​de voltaje en serie con este amperímetro, la resistencia puede ser; calculado por o, donde están los múltiplos de expansión del rango de voltaje.

(2) Circuito paralelo y función de derivación

a: Características básicas del circuito paralelo: el voltaje de cada rama paralela es igual e igual al voltaje total de la rama paralela; La corriente total es igual a la suma de las corrientes en cada rama.

b: Propiedades importantes de los circuitos en paralelo: El recíproco de la resistencia total en paralelo es igual a la suma de los recíprocos de cada resistencia en paralelo, es decir la regla de distribución de corriente y potencia eléctrica en cada rama de; el circuito paralelo: en el circuito paralelo, a través de cada rama La corriente de la resistencia del circuito y la energía eléctrica consumida por cada resistencia de rama son inversamente proporcionales a la resistencia de cada resistencia de rama, es decir,

c; : Al conectar una resistencia en derivación en paralelo con el amperímetro, se puede ampliar su rango de corriente, convirtiendo así el amperímetro en un amperímetro.

Si la resistencia interna del amperímetro es Rg, la corriente máxima permitida es Ig. La corriente máxima que se puede medir con un amperímetro de este tipo, evidentemente, sólo puede ser Ig. Para convertir un amperímetro en un amperímetro, se debe conectar una resistencia en derivación en paralelo con el amperímetro. La resistencia se puede calcular mediante , donde es el múltiplo de la expansión del rango actual.

Capítulo 3 Campo Magnético

1. Campo magnético, líneas de campo magnético, campo geomagnético, campo magnético de corriente, regla de Ampere (A)

(1) Imán Hay un campo magnético alrededor del imán y de la corriente. El campo magnético tiene un efecto poderoso tanto en el imán como en la corriente. Se estipula que en cualquier punto del campo magnético, la dirección de la fuerza. del polo norte de la pequeña aguja magnética es la dirección del campo magnético en ese punto, es decir, la pequeña aguja magnética es estacionaria.

(2) Las líneas del campo magnético pueden describir vívidamente la distribución del campo magnético. La densidad de las líneas del campo magnético refleja la intensidad del campo magnético; la dirección tangente de un punto en la línea del campo magnético indica la dirección del campo magnético en ese punto. Características de las líneas del campo magnético de un campo magnético uniforme: líneas rectas paralelas con distancias iguales. (Distribución de líneas de campo magnético de campos magnéticos comunes)

(3) Los polos geográficos de la tierra y los polos geomagnéticos no coinciden completamente. Existe un ángulo de intersección entre ellos, llamado declinación magnética.

(4) Ya sea el campo magnético de una corriente lineal o una corriente circular, su dirección se puede juzgar mediante la regla de Ampere. La forma específica de juzgar una corriente lineal es sujetar el cable con la derecha. mano y deje que su pulgar recto La dirección sea consistente con la dirección de la corriente, luego la dirección señalada por los cuatro dedos curvados es la dirección circundante de las líneas del campo magnético.

2. Intensidad de la inducción magnética, la magnitud de la fuerza de Ampere y la regla de la mano izquierda (A) (y)

(1) Intensidad de la inducción magnética: cuando se energiza una sección corta Un cable recto se coloca perpendicular al campo magnético. La fuerza del campo magnético F que recibe es proporcional a la intensidad de la corriente I y la longitud L del cable F/IL es una cantidad física que no tiene nada que ver con la longitud del cable energizado. cable y la intensidad de la corriente. Refleja la fuerza del campo magnético allí. Defina F/IL como la intensidad de la inducción magnética en este punto. Su unidad es Tesla (T), y la dirección es la dirección tangente de la línea de inducción magnética. este punto, que también es la dirección del polo N cuando la pequeña aguja magnética está parada allí.

(2) Cómo determinar la dirección de la fuerza de Ampere - la regla de la mano izquierda

1) Estire la mano izquierda, con el pulgar perpendicular a los cuatro dedos y en el mismo plano

2) Deja que las líneas del campo magnético pasen por la palma de tu mano

3) Apunta los cuatro dedos en la dirección de la corriente, luego el pulgar apunta en la dirección de la fuerza en amperios

3. La dirección de la fuerza de Lorentz (A)

(1) La fuerza ejercida por una carga en movimiento en un campo magnético se llama fuerza de Lorentz.

(2) Cuando la dirección del movimiento de la partícula es paralela a la dirección del campo magnético, la partícula no se ve afectada por la fuerza de Lorentz.

(3) Dirección de la fuerza de Lorentz: Regla de la mano izquierda:

Estira tu mano izquierda de manera que tu pulgar quede perpendicular a la dirección de los otros cuatro dedos y en la misma dirección. plano como la palma de tu mano, coloca tu mano en el campo magnético, deja que las líneas del campo magnético pasen por el centro de tu palma, la dirección señalada por los cuatro dedos es la dirección del movimiento de la carga positiva y la dirección señalada por el pulgar es la dirección de la fuerza de Lorentz ejercida por la carga positiva. (Nota: para cargas negativas, la dirección señalada por los cuatro dedos es la dirección opuesta a su movimiento)

Nota: la dirección de la fuerza de Lorentz es siempre perpendicular a la dirección del campo magnético y perpendicular a la dirección del movimiento de las partículas.

4. Flujo magnético ( ) y densidad de flujo magnético (B)

(1) Flujo magnético ( ): el número de líneas de inducción magnética que pasan a través de un área determinada (S).

(2) Densidad de flujo magnético: el número de líneas de inducción magnética que pasan perpendicularmente a través de una unidad de área, es decir, la magnitud de la intensidad de la inducción magnética.

(3) Relación con B = BScosq donde Scosq es el tamaño de la proyección del área S en el plano neutro.

5. Fórmula = BScosq y sus aplicaciones

La definición de flujo magnético = BScosq es una fórmula importante. No solo define el significado físico de , sino que también muestra que hay tres formas básicas de cambiar el flujo magnético, a saber, cambiar B, S o q. Al utilizar esta fórmula, debe prestar atención a los siguientes puntos:

(1) Condiciones aplicables de la fórmula: generalmente solo se aplica al cálculo del flujo magnético de un plano en un campo magnético uniforme.

(2) El significado físico del ángulo q: representa el ángulo entre la dirección normal del plano (n) y el campo magnético (B) o el ángulo entre el plano (S) y el neutro. plano del campo magnético (OO?) (Figura 1), en lugar del ángulo (a) entre el plano (S) y el campo magnético (B).

Como q +a = 90°, la fórmula del flujo magnético también se puede expresar como = BSsina

(3) Es un escalar bidireccional y sus expresiones positivas y negativas son consistentes con la dirección positiva especificada (como un plano La dirección de la normal) es la misma o opuesta. Cuando las líneas de flujo magnético pasan por el mismo plano en direcciones opuestas, el flujo magnético es igual al número neto de líneas de flujo magnético que pasan. a través del plano: la suma algebraica del flujo magnético, es decir

= 1- 2

6 El efecto del campo magnético sobre el cable que transporta corriente

La fuerza que ejerce el campo magnético sobre la corriente se llama fuerza de Ampere. Como se muestra en la Figura 2, un cable recto de longitud L está en un campo magnético uniforme con una intensidad de inducción magnética B, y el ángulo entre él y B. es q. Cuando pasa la corriente I, la magnitud de la fuerza de Ampere se puede expresar como F = BIl sinq

donde q es el ángulo entre B e I (o l), y Bsinq es la componente de B perpendicular a I. . Cuando B, I y L son constantes, F ? sinq.

Cuando q = 90°, la fuerza máxima en amperios es: Fm = BIL

Cuando q = 0° o 180 ° Cuando , la fuerza de Ampere es cero: F = 0

Cuestiones a las que se debe prestar atención al aplicar la fórmula de la fuerza de Ampere

Primero, la dirección de la fuerza de Ampere siempre es perpendicular al plano determinado por B e I, es decir, B e I deben ser perpendiculares, pero B e I no son necesariamente perpendiculares (Figura 3).

En segundo lugar, la longitud efectiva L del cable doblado es igual a la longitud de la línea recta que conecta los dos puntos finales (como se muestra en la Figura 4. La dirección de corriente correspondiente fluye desde el principio hasta el final). a lo largo de l.

Por lo tanto, la suma vectorial de las fuerzas en amperios que experimenta una bobina plana cerrada de cualquier forma en un campo magnético uniforme después de ser energizada debe ser cero, porque la longitud efectiva L = 0.

Las condiciones de movimiento de la fórmula generalmente solo se aplican a campos magnéticos uniformes.

7. Fórmula del par de amperios

En un campo magnético uniforme con intensidad de inducción magnética B, una bobina rectangular con N vueltas y área S, cuando pasa una corriente I, El amperio El momento recibido es M = Nfad sinq = NBI ab ad sinq (que se muestra en la Figura 5), ​​es decir, M = NBIS sinq

Al utilizar la fórmula del momento en amperios, se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones.

(1) La diferencia y conexión entre el ángulo q y a

El ángulo q en la fórmula representa el ángulo entre el plano de la bobina (S) y el plano neutro del campo magnético (S0 ) o la bobina El ángulo entre el plano normal (n) y la dirección B, no el ángulo entre el plano de la bobina y B (a).

Como q +a = 90°, la fórmula de torque de Ampere también se puede expresar como M = NBIS cosa

Generalmente, la dirección normal del plano de la bobina energizada está determinada por la regla del tornillo de la derecha, es decir, la dirección del campo magnético en el centro de la corriente del anillo es consistente.

(2) Condiciones aplicables de la fórmula

El campo magnético es uniforme y el eje de rotación (OO?) es perpendicular a B con respecto a cualquier eje de rotación paralelo a B, el el amperaje de torsión es cero.

Bobinas planas de cualquier forma, como triángulos, círculos, trapecios, etc. Porque cualquier forma de bobina plana puede considerarse compuesta de innumerables elementos rectangulares mediante el método diferencial.

8. El efecto del campo magnético sobre las cargas en movimiento

Bajo la condición de excluir la gravedad de las partículas cargadas (como electrones, protones, partículas a y otras partículas elementales), cargadas partículas en un campo magnético uniforme Hay tres movimientos típicos, que están determinados por el ángulo (q) entre la dirección de la velocidad de la partícula (v) y la dirección de la intensidad de inducción magnética (B) del campo magnético.

(1) Cuando v es paralelo a B, es decir, q = 0° o 180° - la fuerza de Lorentz f = Bqvsinq = 0, las partículas cargadas se mueven en línea recta a una velocidad uniforme a la velocidad incidente (v), Su ecuación de movimiento es: s = vt

(2) Cuando v es perpendicular a B, es decir, q = 90°, la partícula cargada realiza un movimiento circular uniforme en la Velocidad de incidencia (v). Cuatro fórmulas básicas:

Fórmula de la fuerza centrípeta:

Fórmula del radio orbital:

Fórmula del período, frecuencia y frecuencia angular:

Fórmula de energía cinética:

Dos características de T, f y w

Primero, el tamaño de w de T y f no tiene nada que ver con el radio de la órbita (R ) y velocidad de carrera (V), pero solo con la intensidad de inducción magnética del campo magnético (B) relacionada con la relación carga-masa (q/m) de la partícula.

En segundo lugar, las partículas cargadas con la misma relación carga-masa (q/m) tienen la misma T, f y w en el mismo campo magnético uniforme.

(3) El centro de la órbita (O), el ángulo de desviación de la velocidad ( ), el ángulo de giro (a) y el ángulo tangente de la cuerda (q) de la partícula cargada.

Al analizar y resolver el problema del movimiento circular uniforme de partículas cargadas, además de estar familiarizado con las reglas básicas anteriores, también debes dominar el método básico para determinar el centro de una órbita y la relación cuantitativa. entre , a y q. Como se muestra en la Figura 6, bajo la acción de la fuerza de Lorentz, una partícula que se mueve con un movimiento circular uniforme, ya sea en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, del punto A al punto B, tiene tres características importantes.

En primer lugar, el centro de la órbita (O) siempre está situado en la intersección de la fuerza de Lorentz (f) en los puntos A y B o en la intersección de la perpendicular a la cuerda AB (OO?) y cualquier f superior.

En segundo lugar, el ángulo de desviación de la velocidad ( ) de la partícula es igual al ángulo de giro (a) e igual al ángulo entre la cuerda AB y la línea tangente: el doble del ángulo tangente de la cuerda (q). , es decir = a = 2q = w t.

En tercer lugar, los ángulos tangentes de cuerda opuestos (q) son iguales y complementarios a los ángulos tangentes de cuerda adyacentes (q?), es decir, q + q?