高中物理电磁学公式总整理.doc

高中物理電磁學公式總整理電子電量為庫侖(Coul)，1Coul=電子電量。一、靜電學1.庫侖定律，描述空間中兩點電荷之間的電力，由庫侖定律經過演算可推出電場的高斯定律。2.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電場，導體表面電場方向與表面垂直。電力線的切線方向為電場方向，電力線越密集電場強度越大。平行板間的電場3.點電荷或均勻帶電球體間之電位能。本式以以無限遠為零位面。4.點電荷或均勻帶電球體在空間中形成之電位。導體內部為等電位。接地之導體電位恆為零。電位為零之處，電場未必等於零。電場為零之處，電位未必等於零。均勻電場內，相距d之兩點電位差。故平行板間的電位差。5.電容，為儲存電荷的元件，C越大，則固定電位差下可儲存的電荷量就越大。電容本身為電中性，兩極上各儲存了+q與-q的電荷。電容同時儲存電能，。a.球狀導體的電容，本電容之另一極在無限遠，帶有電荷-q。b.平行板電容。故欲加大電容之值，必須增大極板面積A，減少板間距離d，或改變板間的介電質使k變小。二、電路學1.理想電池兩端電位差固定為。實際電池可以簡化為一理想電池串連內電阻r。實際電池在放電時，電池的輸出電壓，故輸出之最大電流有限制，且輸出電壓之最大值等於電動勢，發生在輸出電流=0時。實際電池在充電時，電池的輸入電壓，故輸入電壓必須大於電動勢。2.若一長度d的均勻導體兩端電位差為，則其內部電場。導線上沒有電荷堆積，總帶電量為零，故導線外部無電場。理想導線上無電位降，故內部電場等於0。3.克希荷夫定律a.節點定理：電路上任一點流入電流等於流出電流。b.環路定理：電路上任意環路上總電位升等於總電位降。三、靜磁學1.必歐-沙伐定律，描述長的電線在處所建立的磁場， ，磁場單位，MKS制為Tesla，CGS制為Gauss，1Tesla=10000Gauss，地表磁場約為0.5Gauss，從南極指向北極。由必歐-沙伐定律經過演算可推出安培定律2.重要磁場公式無限長直導線磁場長之螺線管內之磁場半徑a的線圈在軸上x處產生的磁場，在圓心處(x=0)產生的磁場為3.長之載流導線所受的磁力為，當與B垂直時兩平行載流導線單位長度所受之力。電流方向相同時，導線相吸；電流方向相反時，導線相斥。4.電動機(馬達)內的線圈所受到的力矩，。其中A為面積向量，大小為線圈面積，方向為線圈面的法向量，以電流方向搭配右手定則來決定。5.帶電質點在磁場中所受的磁力為，a.若該質點初速與磁場B平行，則作等速度運動，軌跡為直線。b.若該質點初速與磁場B垂直，則作等速率圓週運動，軌跡為圓。迴轉半徑，週期。c.若該質點初速與磁場B夾角，該質點作螺線運動。與磁場平行的速度分量大小與方向皆不改變，而與磁場平行的速度分量大小不變但方向不停變化，呈等速率圓週運動。其中，迴轉半徑，週期，與b.相同，螺距。速度選擇器：讓帶電粒子通過磁場與電場垂直的空間，則其受力，當時該粒子受力為零，作等速度運動。質普儀的基本原理是利用速度選擇器固定離子的速度，再將同素的離子打入均勻磁場中，量測其碰撞位置計算迴轉半徑，求得離子質量。6.磁場的高斯定律，即封閉曲面上的磁通量必為零，代表磁力線必封閉，無磁單極的存在。磁鐵外的磁力線由N極出發，終於S極，磁鐵內的磁力線由S極出發，終於N極。四、感應電動勢與電磁波1.法拉地定律：感應電動勢。注意此處並非計算封閉曲面上之磁通量。感應電動勢造成的感應電流之方向，會使得線圈受到的磁力與外力方向相反。2.長度的導線以速度v前進切割磁力線時，導線兩端兩端的感應電動勢。若v、B、互相垂直，則3.法拉地定律提供將機械能轉換成電能的方法，也就是發電機的基本原理。以頻率f 轉動的發電機輸出的電動勢 ，最大感應電動勢。變壓器，用來改變交流電之電壓，通以直流電時輸出端無電位差。，又理想變壓器不會消耗能量，由能量守恆，故4.十九世紀中馬克士威整理電磁學，得到四大公式，分別為a.電場的高斯定律b.法拉地定律c.磁場的高斯定律d.安培定律馬克士威由法拉地定律中變動磁場會產生電場的概念，修正了安培定律，使得變動的電場會產生磁場。e.馬克士威修正後的安培定