選修3-1各種定義

• 電荷量：單位：庫倫（庫），用 \(C\) 表示，數值有正負。常用變量名：\(Q,q\)

• 元電荷：（不是單位電荷）質子或者電子帶的電荷量是元電荷。\(e=1.60\times 10 ^ {-19} C\)

• 庫侖定律：設 \(q_1,q_2\) 為真空中兩個點電荷分別所帶的電荷量， \(r\) 為兩者距離，則兩者間的作用力為 \(F=k\cfrac{q_1q_2}{r^2}\)，可能是引力或斥力。\(k\) 為靜電力常數，\(k=9.0\times 10 ^ 9 N\cdot m^2/C^2\)。

• 電場強度：放入電場中某點的電荷所受的電場力 \(F\) 和它的電荷量 \(q\) 的比值。是矢量。簡稱場強。 \(E=\cfrac Fq\)

  • 電荷量為 \(Q\) 的點電荷：\(E=\cfrac{kQ}{r^2}\)
  • 勻強電場：\(E=\cfrac Ud\)
  • 單位：\(N/C\) 或 \(V/m\)
  • 方向：正電荷在該點受到的力的方向（指向電場負端）

• 電場線：電場線上的某點方向是該點的電場強度方向。

• 電勢能：電荷在電場某點的勢能。電場力對電荷做正功，電勢能減小；反之增大。

  • \(W_{AB} = qU_{AB} = q(\varphi_{A}-\varphi_{B})\)

• 電勢：對于電場中某一點 \(p\)，一個單位電荷從 \(p\) 移動到電勢零點電場力做的功。

  • \(\varphi=\cfrac{E_p}{q}\)
  • 單位為伏特\((V)\)：\(V=J/C\)
  • 不是矢量，是標量，沒有方向，只有正負數值。
  • 電勢沿著電場線方向逐漸降低。

• 電勢差：\(A,B\) 兩點間電勢的差 \(U_{AB}=\varphi_{A}-\varphi_{B}=\cfrac{W_{AB}}{q}=-U_{BA}\)

• 等勢面：電場中電勢相等的點構成的面。電荷在等勢面上移動時電場力不做功。

• 電容器：兩個彼此絕緣又相距很近的導體。充電時將兩個極板分別與電池的兩極連接。放點時在兩個極板之間連接導線和用電器。電容器所帶的電荷量是任意一個極板所帶的電荷量的絕對值。

• 電容：電容器所帶的電荷量 \(Q\) 與電容器兩極板之間的電勢差 \(U\) 的比值，叫做電容器的電容，用 \(C\) 表示。

  • 定義式：\(C=\cfrac QU=\cfrac{\Delta Q}{\Delta U}\)
  • 單位：法拉，\(F\)，\(1F=10^6\mu F=10^{12}pF\)，\(F=C/V\)
  • 平行板電容器：板間為真空時，\(C=\cfrac{S}{4\pi kd}\)，板間不為真空時，\(C=\cfrac{\epsilon_r S}{4\pi kd}\)。\(k\) 為靜電力常數，\(S\) 為板的面積，\(d\) 為板間距，\(\epsilon_r\) 表示電介質相對(真空)介電常數。
  • 擊穿電壓：電容器工作時的最大電壓
  • 額定電壓（即工作電壓）：正常工作時的電壓

• 磁感應強度：\(B=\cfrac{F}{IL}\)，單位為特斯拉，簡稱特，符號是 \(T\)，\(1T=1\cfrac{N}{A\cdot m}\)，是矢量，某一個點的磁感應強度方向為小磁針在該點時北極所指方向/磁感線上各點的切線方向。

• 磁感線

  • \(\times\) 垂直紙面向下（里）
  • \(\circ\) 垂直紙面向上（外）
  • 方向：對于直導線：右手螺旋定則

• 磁通量：在磁感應強度為 \(B\) 的勻強磁場中，有一個面積為 \(S\) 的平面，穿過這個平面的磁通量為 \(\phi\)。

  • 如果磁場方向與平面垂直，則 \(\phi = BS\)
  • 如果磁場方向與平面平行，則 \(\phi=0\)
  • 如果磁場方向與平面夾角為 \(\theta\)，則 \(\phi=BS\sin\theta\)
  • 單位：韋伯，符號是 \(Wb\)，\(1Wb=1T\cdot m^2\)
  • 意義：穿過某一面積的磁感線條數

• 安培力：通電導線在磁場中收到的力叫安培力。

  • \(I\bot B\)：\(F_\max=BIL\)
  • \(I\parallel B\)：\(F_\min=0\)
  • \(I\) 與 \(B\) 夾角為 \(\theta\)：\(F=IB\sin\theta\)
  • 方向判定：左手定則

• 洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的力。\(f=qvB\sin\theta\)。方向判定：左手定則（四指指向方向為電荷運動方向）。負電荷和正電荷受力方向相反。