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高中物理電學公式

庫侖定律:F=kQq/r?

電場強度:E=F/q

點電荷電場強度:E=kQ/r?

勻強電場:E=U/d

電勢能:E? =qφ

電勢差:U =φ?-φ?

靜電力做功:W=qU

電容定義式:C=Q/U

電容:C=εS/4πkd

帶電粒子在勻強電場中的運動

加速勻強電場:1/2*mv? =qU

v? =2qU/m

偏轉勻強電場:

運動時間:t=x/v?

垂直加速度:a=qU/md

垂直位移:y=1/2*at? =1/2*(qU/md)*(x/v?)?

偏轉角:θ=v⊥/v?=qUx/md(v?)?

微觀電流:I=nesv

電源非靜電力做功:W=εq

歐姆定律:I=U/R

串聯電路

電流:I? =I? =I? = ……

電壓:U =U? +U? +U? + ……

並聯電路

電壓:U?=U?=U?= ……

電流:I =I?+I?+I?+ ……

電阻串聯:R =R?+R?+R?+ ……

電阻並聯:1/R =1/R?+1/R?+1/R?+ ……

焦耳定律:Q=I? Rt

P=I? R

P=U? /R

電功率:W=UIt

電功:P=UI

電阻定律:R=ρl/S

全電路歐姆定律:ε=I(R+r)

ε=U外+U內

安培力:F=ILBsinθ

磁通量:Φ=BS

電磁感應

感應電動勢:E=nΔΦ/Δt

導線切割磁感線:ΔS=lvΔt

E=Blv*sinθ

感生電動勢:E=LΔI/Δt

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。

壹、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。接地之導體電位恒為零。

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 ,為儲存電荷的組件,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 ,本電容之另壹極在無限遠,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壹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.若壹長度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:電路上任壹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,則作等速率圓周運動,軌跡為圓。回轉半徑 ,周期 。

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,呈等速率圓周運動。其中 ,回轉半徑 ,周期 ,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回轉半徑,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 。註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,由能量守恒 ,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律為

a.、b.、c.和修正後的e.稱為馬克士威方程式,為電磁學的基本方程式。由馬克士威方程式,預測了電磁波的存在,且其傳播速度 。

。十九世紀末,由赫茲發現了電磁波的存在。

勞侖茲力

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