面.
5、电偏转问题
12ql2Uy?at?22mv02d离开电场时偏移量:,
tan??离开电场时的偏转角:
vyv0?qlUmv02d
若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压 U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有
tan??lU12U0d
粒子飞出偏转电场时“速度的反向延长线,通过沿电场方向的位移的中心”。(粒子从偏转电场中射出时,就好象是从极板间的L/2处沿直线射出似的) 在交变电场中
①直线运动:不同时刻进入,可能一直不改方向的运动;可能时而向左时而向右运动;可能往返运动(可用图像处理不同时刻进入的粒子平移坐标原点。) ②垂直进入:若在电场中飞行时间远远小于电场的变化周期,则近似认为在恒定电场中运动(处理为类平抛运动);若不满足以上条件,则沿电场方向的运动处理同①
③带电粒子在电场和重力场中做竖直方向的圆周运动用等效法:当重力和电场力的合力沿半径且背离圆心处速度最大,当其合力沿半径指向圆心处速度最小. 十.恒定电流:
1.电流的微观定义式:I=nqsv
2.电路中的一个滑动变阻器阻值发生变化,有并同串反关系:电阻增大,与它并联的电阻上电流或电压变大, 与它串联的电阻上电流或电压变小;电阻减小,与它并联的电阻上电流或电压变小, 与它串联的电阻上电流或电压变大. 3.外电路任一处的一个电阻增大,总电阻增大,总电流减小,路端电压增大。 外电路任一处的一个电阻减小,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小。 4.画等效电路的办法:找等势点法
2E5.纯电阻电路中,内、外电路阻值相等时输出功率最大,Pm?;4rR1?R2,分别接同一电源:当R1R2?r2时,输出功率P1?P2
6.含电容电路中,电容器是断路,电容不是电路的组成部分,仅借用与之并联部分的电压。稳定时,与它串联的电阻是虚设,如导线。在电路变化时电容器有充、放电电流。 7并联电路:总电阻小于任一分电阻 如图两侧电阻相等时总电阻最大 (和为定值的两个电阻,阻值相 等时并联值最大)
8、纯电阻电路的电源效率:η=
R
断路时效率100% R?r
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29、含电动机的电路中,电动机的输入功率P入?UI,发热功率P, 热?Ir2输出机械功率P?UI?Ir 机九、直流电实验
1.考虑电表内阻影响时,电压表是可读出电压值的电阻;电流表是可读出电流值的电阻。 2.电表选用
测量值不许超过量程;测量值越接近满偏值(表针的偏转角度尽量大)误差越小,一般大于1/3满偏值的。
3.相同电流计改装后的电压表:Ug?RV;并联测同一电压,量程大的指针摆角小。
电流表:Ig?1/RA;串联测同一电流,量程大的指针摆角小。
4.电压测量值偏大,给电压表串联一比电压表内阻小得多的电阻; 电流测量值偏大,给电流表并联一比电流表内阻大得多的电阻; 5.分压电路:一般选择电阻较小而额定电流较大的电阻
1)若采用限流电路,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时;
2)当用电器电阻远大于滑动变阻器的全值电阻,且实验要求的电压变化范围大(或要求多组实验数据)时;
3)电压,电流要求从“零”开始可连续变化时,
分流电路:变阻器的阻值应与电路中其它电阻的阻值比较接近; 分压和限流都可以用时,限流优先,能耗小。
6.变阻器:并联时,小阻值的用来粗调,大阻值的用来细调; 串联时,大阻值的用来粗调,小阻值的用来细调。 7.电流表的内、外接法:内接时,R测?R真;外接时,R测?R真。 1)Rx??RA或
RxRVRR时内接;Rx??RV或x?V时外接; ?RARxRARxRARV(仅适用于RA??RV),
2)如Rx既不很大又不很小时,先算出临界电阻R0?若Rx?R0时内接;Rx?R0时外接。
3)如RA、RV均不知的情况时,用试触法判定:电流表变化大内接,电压表变化大外接。
8.欧姆表:
1)指针越接近R中误差越小,一般应在
R中10至10R中范围内,R中?R0?Rg?r??Ig;
2)Rx??Ix??Ig;红黑笔特点
3)选档,换档后均必须调“零”才可测量,测量完毕,旋钮置OFF或交流电压最高档。 9.故障分析:串联电路中断路点两端有电压,通路两端无电压(电压表并联测量)。
断开电源,用欧姆表测:断路点两端电阻无穷大,短路处电阻为零。
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10.描点后画线的原则: 1)已知规律(表达式):通过尽量多的点,不通过的点应靠近直线,并均匀分布在线的两侧,舍弃个别远离的点。
2)未知规律:依点顺序用平滑曲线连点。 11.伏安法测电池电动势?和内电阻r:
安培表接电池所在回路时:?测??真;r测?r真电流表内阻影响测量结果的误差。 安培表接电阻所在回路时:?测??真;r测?r真电压表内阻影响测量结果的误差。 半电流法测电表内阻:rg?R并,测量值偏小;代替法测电表内阻:rg?R代替。 半值(电压)法测电压表内阻:rg?R串,测量值偏大。
十、磁场
1. 安培力方向一定垂直电流与磁场方向决定的平面,即同时有FA⊥I,FA⊥B。 2. 在有界磁场中,粒子通过一段圆弧,则圆心一定在这段弧两端点连线的中垂线上。 3. 粒子沿直线通过正交电、磁场(离子速度选择器)Bqv?qE,v?E。与粒子的带电B性质和带电量多少无关,与进入的方向有关,速度选择器的粒子运动方向的单向性。但改变v、B、E中的任意一个量时,粒子将发生偏转。 4.带电粒子作圆运动穿过匀强磁场的有关计算:
mv2mv2?m从物理方面只有一个方程:qvB?,得出R? 和T?;(周期与速度无关)。
RqBqB解决问题必须抓住由几何方法确定:圆心、半径和偏转角(三个角:偏转角=圆心角=2弦切
角)。
①两个半径的交点或一个半径与弦的中垂线的交点即轨迹的圆心O;
②两个半径的夹角等于偏转角?,偏转角对应粒子在磁场中运动的时间t=??T. 2?4.带电粒子进、出有界磁场 (一)单直线边界磁场
①进入型:带电粒子以一定速度υ垂直于磁感应强度B进入磁场.规律要点:
(1)对称性:若带电粒子以与边界成θ角的速度进入磁场,则一定以与边界成θ角的速度离开磁场.如图2-1所示.上例中带负电粒子从d点射出就利用了对称性.
(2)完整性:比荷相等的正、负带电粒子以相同速度进入同一匀强磁场,则它们运动的圆弧轨道恰构成一个完整的圆;
(3)正、负带电粒子以相同速度进入同一匀强磁场时,两粒子轨道圆弧对应的圆心角之和等于2πrad,即?++?-=2?,且?-=2?(或?+=2?).
②射出型:粒子源在磁场中,且可以向纸面内各个方向以相同速率发射同种带电粒子. 规律要点:(以图2中带负电粒子的运动轨迹为例) (1)最值相切:当带电粒子的运动轨迹小于
1圆周时且与边界相切(如图2中a点),2则切点为带电粒子不能射出磁场的最值点(或恰能射出磁场的临界点);上例中,带正电粒子能从ab边射出即属于此类.
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(2)最值相交:当带电粒子的运动轨迹大于或等于2-中的b点)为带电粒子射出边界的最远点. (二)双直线边界磁场的规律要点:
φ+ O+ θ υ 1 图图2-1
1圆周时,直径与边界相交的点(图2υ υ θ φ- O- S θ υ O1 d O2 a O b
O1 S υ d 图2-
a O2 b 图2-
最值相切:当粒子源在一条边界上向纸面内各个方向以相同速率发射同一种粒子时,粒子能从另一边界射出的上、下最远点对应的轨道分别与两直线相切.图3所示.
对称性:过粒子源S的垂线为ab的中垂线. 在图2-中,ab之间有带电粒子射出,可求得
ab=22dr-d 最值相切规律可推广到矩形区域磁场中。 (三)圆形边界
①圆形磁场区域规律要点:
(1)相交于圆心:带电粒子沿指向圆心的方向进入磁场,则出磁场时速度矢量的反向延长线一定过圆心,即两速度矢量相交于圆心;如图6.
(2)直径最小:带电粒子从圆与某直径的一个交点射入磁场则从该直径与圆的另一交点射出时,磁场区域最小.如图7所示.
②环状磁场区域规律要点:
(1)带电粒子沿(逆)半径方向射入磁场,若能返回同一边界,则一定逆(沿)半径方向射出磁场;
(2)最值相切:如图8,当带电粒子的运动轨迹与圆相切时,粒子有最大速度υm或磁场有最小磁感应强度B.
a r1 a υ R υ υ a r2 r R r O θ O r B B O O’ B b O’ b υ r υ 图7 b υ 图6 图8 (3)(磁聚焦).带电粒子以速度v从圆周上a点向不同方向射入圆形磁场区,若粒子的轨道半径R等于圆形磁场区半径r(R=r),则所有粒子均沿平行于a点切线的方向射出磁场。 5、同向电流相互吸引,异向电流相互排斥。
6、洛仑兹力永不做功,但是可以通过分力做功传递能量。 7.霍耳效应中载流子对电势高低的影响;
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28、点电荷在圆形磁场中做匀速圆周运动,圆轨道的弦越长,圆心角越大,运动时间就越长。 9.回旋加速器中的最大动能Emax在B一定时由R决定,加速时间t还与旋转次数有关; (1)为了使粒子在加速器中不断被加速,加速电场的周期必须等于回旋周期。 (2)粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒的半径。
(3)在粒子的质量、电荷量确定的情况下,粒子所能达到的最大动能只与D形 盒的半径和磁感应强度有关,与加速器的电压无关(电压只决定了回旋次数)。
(4)将带电粒子在两盒之间的运动首尾相连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动,带
1/21/21/2
电粒子每经过电场加速一次,回旋半径就增大一次,故各次半径之比为1:2:3:?:n。 10.在没有外界轨道约束的情况下,带电粒子在复合场中三个场力(电场力、洛伦磁力、重力)作用下的直线运动必为匀速直线运动;若为匀速圆周运动则必有电场力和重力等大、反向。
十一、电磁感应 1.楞次定律:(阻碍原因)
内外环电流方向:“增反减同”自感电流的方向:“增反减同” 磁铁相对线圈运动:“你追我退,你退我追” 通电导线或线圈旁的线框:线框运动时:“你来我推,你走我拉” 电流变化时:“你增我远离,你减我靠近” 2.i最大时(
?I?I?0,I框=0)或i为零时(最大I框最大)框均不受力。 ?t?t3.楞次定律的逆命题:双解,加速向左=减速向右
4.两次感应问题:先因后果,或先果后因,结合安培定则和楞次定律依次判定。
B2L2VB2L2V25.平动直杆所受的安培力:F?,热功率:P热?。
R总R总6.转杆(轮)发电机:?=BL? 7.感生电量:Q?122n??。 R总 图1线框在恒力作用下穿过磁场:进入时产生的焦耳热小于穿出时产生的焦耳热。 图2中:两线框下落过程:重力做功相等甲落地时的速度大于乙落地时的速度。 十二、交流电 1.、闭合线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时,产生正余弦交变电动势。ε=NBSωsinωt.线圈平面垂直于磁场时Ε=0,平行于磁场时ε=NBSω。且与线圈形状,转轴位置无关 2.中性面垂直磁场方向,线圈平面平行于磁场方向时电动势最大。 最大电动势: Em?nBS? 进而求得有效值 3中性面垂直磁场方向,?与e为互余关系,此消彼长。 4.以中性面为计时起点,瞬时值表达式为e?Emsin?t;
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以平行面为计时起点,瞬时值表达式为e?Emcos?t
15.正弦交变电流的有效值与最大值的关系,对整个波形、半个波形、甚至4个波形都成立。.
6.非正弦交流电的有效值的求法:IRT=一个周期内产生的总热量。变压器原线圈:相当于电动机;副线圈相当于发电机。 7. 理想变压器原、副线圈相同的量:
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U??,T,f,,P入?P出 n?t8.三个决定:U入决定U出、P出决定P入、I出决定I入
9. 输电计算的基本模式:
P输?U输I输,U线损?I输R线,P线损?I输R线?(U用?U输?U线损,P用?P输?P线损 发电机P输 U输
U线 U用
2P输U输2)R线,
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