
时隔许久,今天继续来探讨高中物理120道题高中物理静电屏蔽,从39道到45道!希望同学们在评论里写下自己的建议,大家一起讨论。
39、什么是电势、电势能、电势差?如何用等势面描述电场中电势的分布?等势面与电场线的关系是什么?电场中电荷所受的电场力是什么关系?与力学有什么关系?电场力所作的功有什么特点?电场力所作的功怎样计算?电场力所作的功与电势能的变化有什么关系?能不能和力学中学到的函数关系结合起来?
答:电位能:由于运动电荷时静电力所作的功与运动路径无关,所以,电荷在电场中也具有电位能,这种电位能叫做电位能。电位差就是电场中两点之间的电位差,UAB=φA-φB。电场中某点的电位大小与所选的参考点有关;电位差的大小与所选的参考点无关。电位与电位差都是标量,单位都是伏特,都有正值和负值;电位的正负号表示该点电位大于或小于参考点;电位差的正负号表示两点电位的高低。在用WAB=qUAB进行计算时,将有关物理量代入正负值,结果为:WAB>0,电场力做正功;WAB<0,电场力做负功;UAB>0,φA>φB; UAB<0,φA<φB
等势面上各点的电势都相等。等势面垂直于电场线。电场中电荷受到的电力F=Eq。沿电场线方向,电势下降最快。电场力做正功时高中物理静电屏蔽,电势能减小。电场力做负功时,电势能增大。W=FS,电场力做正功时,电势能减小;电场力做负功时,电势能增大。和我们在力学中学到的函数关系是一样的。
40、什么是静电感应、静电平衡?静电平衡时导体的特性是什么?什么是静电屏蔽?
答:静电感应是指当导体接近带电物体时,产生的电荷分布在导体表面的现象。
1. 静电平衡导体的特性
孤立带电导体与感应电场中的感应导体达到静电平衡时,具有以下特点:
1.导体内部的场强处处为零,=0,不存在电场线。
2、整个导体是一个等势体英语作文,导体表面也是等势面,但是导体表面的场强不一定都一样。
3、导体外部的电场线垂直于导体表面,表面场强不一定为零。
4、对于孤立导体,净电荷分布在外表面,电荷的分布与表面曲率有关,曲率大的地方,电荷分布密集。
在静电平衡状态下,不管是空心导体还是实心导体;不管导体本身带多少电荷,也不管导体是否处于外界电场中,它一定是等势体,其内部场强为零。这就是静电屏蔽的理论基础。
当导体置于电场中时,自由电荷受到力的作用,产生定向运动,从而重新分布。重新分布的电荷在导体中产生与原电场方向相反的电场,阻碍电荷的定向运动,直至电荷不再有定向运动。此时,感应电荷电场与原电场的合场强度为零。
41. 什么是电容器?它是如何构造的?如何给电容器充电和放电?电容的定义是什么?平行板电容器的表达式是什么?研究电容器问题通常有四个步骤。它们是什么?静电计的作用是什么?
答:电容器。任何两根互相绝缘,且距离很近的导体(包括电线)就构成电容器。
其结构有圆柱体、平行板、陶瓷等不同材质的电容器。电容器接在恒流源两极即可充电,接在恒流源两极时放电。其定义是:C=Q/U,表达式为C=εS/4πkd。其中ε为常数,S为电容器极板对向面积,d为电容器极板间距离,k为静电力常数。研究电容器时,一是对向面积,二是极板间距离,三是插入电介质的介电常数,四是插入金属极板时的影响。
静电计又称电位差计、指针式验电器,是中学静电实验中常用的一种半定量测量仪器。
42、什么是加速电场?用什么方法可以解决加速电场中带电粒子的运动?什么是偏转电场?一般用什么方法解决偏转电场中带电粒子的运动?能计算出偏转粒子的横向位移吗?能计算出它的偏转方向吗?如果把这两个电场合在一起,能计算出荧光屏上点的位置吗?如果在两板之间加上交流电压,你知道该如何处理吗?你了解电场中的等效引力场吗?
答:加速电场是与电荷速度方向平行的电场。带电粒子在加速电场中运动时,可以利用电场力计算加速度,也可以通过换算电势能来求解。偏转电场是垂直于电荷速度方向的电场,一般用拟水平投影的方法求解。偏转粒子的横向位移由加速度和时间计算得出,偏转方向用速度变化的偏转量除以原方向的速度即可计算得出。当两个电场一致时,一般是电子荧光屏的原理。如果在两个极板上加一个交变电压,我们一般认为粒子的瞬时速度很大,在电子进入到射到荧光屏的这段时间内,极板的电压恒定为某一值。 电场中等效重力场,是由于当均匀电场与带电粒子固定时,粒子上的作用力变为恒定的力,若方向垂直向下,那么其作用与重力相同,电场等效于重力场。
43、什么是电流?电流产生的条件是什么?其方向是怎样确定的?怎样利用电流强度的定义计算金属导体或电解质中电流的大小?怎样利用电流强度的定义计算点电荷电场或均匀磁场中作圆周运动的带电粒子的等效电流?怎样按方向和大小对电流进行分类?
答:电流是指电荷的定向运动。电源的电动势形成电压,进而产生电场力。在电场力作用下,电场中的电荷有方向性的运动,就形成电流。电流的产生需要有电位差和闭合电路。正电子运动的方向为正方向。
它的定义为单位时间内通过导体一定横截面积的电荷量的代数和,即I(安培)=Q电荷(库仑)/电流通过的时间T(秒)。
当点电荷在均匀磁场中做圆周运动时,粒子所受的电场力与洛伦兹力、向心力有关,可以用速度等方程来表示。
电流分为交流电和直流电。
交流电:大小和方向都是周期性变化的,我们日常生活中壁挂的电器使用的就是民用交流电。
直流电:方向不随时间改变。日常生活中使用的便携式外接电源提供的是直流电。
交流电在家庭生活和工业生产中应用十分广泛,民用电压220V和一般工业电压380V均属于危险电压。
直流电一般广泛用于手电筒(干电池)、手机(锂电池)等各种小家电。干电池(1.5V)、锂电池、蓄电池称为直流电源。由于这些电源的电压不会超过24V,所以是安全的电源。
44、部分电路的欧姆定律的内容是什么?适用于什么场合?如何通过伏安特性曲线判断电阻的大小?电阻的大小与哪些因素有关?金属导体的电阻率与哪些因素有关?判断金属导体变形后电阻变化量的关键是什么?
答: 部分电路的欧姆定律公式为:I=U/R 其中:I、U、R——这三个量分别是电路同一部分在同一时刻的电流强度、电压和电阻。 来自欧姆定律的公式: 串联电路:=I1=I2(串联电路中,各处电流相等)=U1+U2(串联电路中,总电压等于各处电压之和)=R1+R2+......+RnU1:U2=R1:R2 并联电路:=I1+I2(并联电路中,主电流等于各支路电流之和)=U1=U2(并联电路中,各处电压相等)1/=1/R1+1/R2I1:I2=R2:=R1·R2(R1+R2)=R1·R2·R3:R1·R2+R2·R3+R1·R3即1/=1/R1+1/R2+……+1/RnI=Q/T电流=电荷/时间(所有单位均为国际单位制) 也就是说:电流=电压/电阻或电压=电阻×电流“只能用来计算电压和电阻,并不代表电阻和电压或电流有变化关系” 欧姆定律通常只适用于线性电阻,比如金属和电解质(酸、碱、盐的水溶液)。伏安特性曲线横轴若为电流,纵轴为电压,则曲线越陡,电阻越大;反之则越小。 电阻的大小首先和材料有关,就是电阻率。电阻和电阻率成正比;和电阻材料的长度有关,相同截面积的同种材料,长度越长,电阻越大;电阻和截面积有关,相同长度的同种材料,面积越小,电阻越大;电阻还和温度有关,一般来说,温度越高,电阻越大。 导体的电阻率只与导体的材质和温度有关,一般由材料决定。判断金属形状变化前后电阻的关系,要注意金属的质量是没有变化的。那么,当截面积变化时,长度也是在变化的。
45、什么是电功和电功率,它们分别用什么表示?涉及电器安全运行问题求解的方法有哪些?电阻器发热量和热功率怎样计算?一般情况下电功和电热之间的关系是什么?什么是纯电阻电路,什么是非纯电阻电路?常见的非纯电阻电路有哪些?电动机一定是非纯电阻电路吗?解电动机电路的关键是什么?
答:电能可以转换成很多种其他形式的能量。电能转换成很多种其他形式能量的过程,也可以说是电流做功的过程。电能转换成多少,就是电流做了多少功,也就是做了多少电功。电功率是指做功的快慢。p=w/t。电器在安全工作时,一般是功率乘以时间。电阻产生的热量和热功率是通过电流计算,或通过其他功推断出来的。一般做电功时,会产生热功。纯电阻电路是指电能全部转换成热能的电路,而非纯电阻电路会产生其他形式的能量,如旋转电机电路,会产生动能。常见的非纯电阻电路有旋转电机电路,含有扬声器的电路等。当电机通电但不旋转时,就成为纯电阻电路。解决电机电路的关键是掌握各种能量形式的转换。
学习方法:
