高中物理电磁学公式包括以下几个部分:
1. 库仑定律:真空中两个点电荷之间的作用力与它们的电荷乘积成正比,与它们之间的距离平方成反比。公式表示为:F=k(Q1Q2/r^2),其中k为常数。
2. 电场强度:描述电场强弱的物理量,定义式为E=F/q,单位为N/C。
3. 电势差:描述电场中电势高低差的值,定义式为U=W/q,单位为V。
4. 电容器:描述容纳电荷能力的物理量,定义式为C=Q/U,单位为F。
5. 电阻定律:描述导体电阻与电阻率、横截面积、长度等因素关系的定律,表达式为R=ρL/S。
6. 欧姆定律:描述电流、电压和电阻关系的定律,表达式为I=U/R。
7. 焦耳定律:描述电流产生热量的物理定律,表达式为Q=I^2Rt。
8. 法拉第电磁感应定律:描述磁场变化引起感应电动势大小的定律,表达式为E=nΔΦ/Δt。
此外,高中物理电磁学中还会用到楞次定律和右手定则等推论,来描述磁场、电流和力的关系。这些公式和定律构成了高中物理电磁学部分的基础。
题目:一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,线圈的匝数为n=100,电阻为R=10欧姆。已知线圈从中性面开始转动,转动的角速度为2π rad/s。求:
(1)在t=0.5s时刻,线圈中的感应电动势的大小;
(2)在t=0.5s时刻,线圈中的感应电流的大小和方向。
解:
(1)根据法拉第电磁感应定律,线圈在中性面开始转动时的感应电动势为:
E = nBSω
其中,B为磁感应强度,S为线圈面积,ω为角速度。
代入已知量可得:E = 100 × 1 × 2π × π × 0.5 = 5πV
即线圈在t=0.5s时刻的感应电动势大小为5πV。
(2)根据楞次定律,线圈中的感应电流方向为逆时针方向。根据欧姆定律,可得线圈中的感应电流大小为:
I = E/R = 5π/10 = 0.5πA
即线圈在t=0.5s时刻的感应电流大小为0.5πA。
综上所述,该题目中应用了法拉第电磁感应定律和楞次定律,通过求解感应电动势和感应电流的大小和方向,解决了问题。