ap物理c電磁學(xué)公式以學(xué)習(xí)重點(diǎn)總結(jié)

 

　　AP物理C電磁學(xué)課程的學(xué)習(xí)中總是包含了大量的知識(shí)點(diǎn)和公式，這對(duì)不少物理基礎(chǔ)比較薄弱的同學(xué)們帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。下面A+國(guó)際教育小編就為大家總結(jié)了各章節(jié)Alevel物理C電磁學(xué)公式以及考試重點(diǎn)，大家可以收藏起來(lái)為日后系統(tǒng)性的進(jìn)行物理學(xué)習(xí)和備考做好準(zhǔn)備。

Alevel物理C電磁學(xué)公式以及考試重點(diǎn)總結(jié)

　　A.Electrostatics

　　(靜電學(xué)占30%)

　　1.Charge and Coulomb’s law

　　富蘭克林是如何冒著生命的危險(xiǎn)連接閃電的電荷，得到了正負(fù)的概念。庫(kù)倫定律F=kq1q2/r2，貌似牛頓的萬(wàn)有引力(仍然是平方反比定律，但是把質(zhì)量換成了電荷數(shù))，到目前為止，自然界發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)距相互作用，都是和距離的平方成反比的，費(fèi)曼曾經(jīng)想討論這里面有什么必然聯(lián)系?但沒有結(jié)果

　　2.Electric field and electricpotential(including point charges)

　　(電場(chǎng)的概念E=F/q，單位正電荷受到的電場(chǎng)力，即為電場(chǎng)強(qiáng)度E的定義，要牢記。電場(chǎng)因?yàn)楹鸵?chǎng)一樣，同樣遵守距離的平方反比律，同樣也是保守力場(chǎng)，可以有勢(shì)能的概念U=kq1q2/r(點(diǎn)電荷q2在點(diǎn)電荷q1場(chǎng)中的勢(shì)能)

　　電壓的概念，就是單位正電荷在兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差，注意單位正電荷從1到2的電勢(shì)差一般寫為V=V1-V2，沒有在V之前寫Δ是因?yàn)棣ひ话阍谖锢砩媳硎灸B(tài)減初態(tài)，而電勢(shì)差不是)

　　3.高斯定律

　　(電場(chǎng)強(qiáng)度延一個(gè)封閉球面積分，等于這個(gè)球面包括的電荷總數(shù)除以真空介電常數(shù))

　　4.幾種電荷分布的電場(chǎng)和電勢(shì)

　　AP物理C愛考的是幾種對(duì)稱分布，比如：球形、柱形、平板型，在求積分的時(shí)候不僅會(huì)用到直角坐標(biāo)系，也會(huì)用到球坐標(biāo)系和柱坐標(biāo)系更方便。

　　B.Conductors,capacitors,dielectrics

　　(導(dǎo)體，電容和絕緣體的概念占14%)

　　1.Electrostatics with conductors

　　靜電中的導(dǎo)體，表面一定是電場(chǎng)等勢(shì)面，否則就會(huì)造成自由電子的流動(dòng)，直到靜電平衡為止

　　2.Capacitors(電容器)

　　a.Capacitance電容的概念，儲(chǔ)存靜電能量Uc=1/2*QV=1/2*CV2

　　b.Parallel plate平板電容器：兩塊平行導(dǎo)體版，面積為A，各帶等量電荷Q，正負(fù)相反，中間是絕緣體(dielectrics)距離是d，兩板之間電勢(shì)差為V，其電容為C=Q/V=ε0A/d,ε0為真空介電常數(shù)

　　c.Spherical andcylindrical球形和柱形的電容器

　　3.dielectrics

　　絕緣體的概念，其中的電場(chǎng)和電荷分布特點(diǎn)

　　C.Electric circuits

　　(電路占20%)

　　1.Current,resistance,power

　　電流強(qiáng)度的概念：I=ΔQ/Δt

　　電阻的概念：R=ρL/A;ρ為電阻率，L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，A為導(dǎo)線橫截面積

　　歐姆定律：I=V/R,電功率P=IV=I2R

　　2.Steady-state direct current circuitswith batteries and resistors only

　　帶電池和電阻的直流電路分析，并聯(lián)和串聯(lián)

　　3.Capacitors in circuits

　　電路中的電容器

　　a.Steady state(在直流電路中的電容器，并聯(lián)與串聯(lián)，算出等效電容)

　　b.Transients in RCcircuits(RC電路的瞬間狀態(tài)，求解其微分方程)

　　D.Magnetic Fields

　　(磁場(chǎng)占20%)

　　1.Forces on moving charges inmagnetic fields

　　以V運(yùn)動(dòng)電荷q在磁場(chǎng)B中的受力，洛倫茨力：F=qV×B

　　(注意在本日志中公式中加重寫的字母一般都代表矢量)

　　2.Forces on current-carrying wires inmagnetic fields

　　電流線在磁場(chǎng)中的受力：F=IL×B,L為導(dǎo)線長(zhǎng)度，其矢量方向取I的方向

　　3.Fields of long current-carryingwires

　　無(wú)限長(zhǎng)直流導(dǎo)線I的磁場(chǎng)：B=μ0I/2πr;μ0為真空磁導(dǎo)率，r為距離導(dǎo)線的垂直距離

　　4.Biot–Savartlaw and Ampere’s law

　　畢奧-薩法爾定律和安培定律，求解螺線管或其它對(duì)稱的電流情況的磁場(chǎng)

　　E.Electromagnetism

　　(電磁場(chǎng)占16%)

　　1.Electromagnetic induction(including Faraday’s law and Lenz’s law)

　　法拉第電磁感應(yīng)定律：線圈中的感生電動(dòng)勢(shì)，與穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化率成正比：ε=-ΔΦ/Δt,負(fù)號(hào)的物理意義由楞次定律解釋，既：感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁通變化率，和原來(lái)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的磁通變化率要相反，這是能量守恒的要求，和牛頓第三定律的要求是同源的

　　2.Inductance(including LR and LCcircuits)

　　LC和LR電路的感生電磁場(chǎng)

　　3.Maxwell’sequations

　　麥克斯韋方程組，包絡(luò)面積分，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的區(qū)別是有電荷沒有磁單極，環(huán)路積分，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的區(qū)別是有電流沒有磁荷流，但是變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生磁通量和電通量的變化，這也就是所謂電磁互感，由麥克斯韋方程組直接能推倒出電磁波的存在，速度和光速相同。

　　下面總結(jié)一下：

　　麥克斯韋方程組不外乎“泡泡”和“圈圈”(延包絡(luò)面積分和延閉合圈積分)：

　　電場(chǎng)沿泡泡積分：∮E·dS=ΣQi/ε0;(正比于于泡泡包圍的電荷)

　　磁場(chǎng)沿泡泡積分：∮B·dS=0;(沒有磁單極)

　　電場(chǎng)沿圈圈積分：∮E·dl=-dφ/dt;(其中磁通量φ=B·ΔS,重寫符號(hào)一律表示矢量)

　　磁場(chǎng)沿圈圈積分：∮B·dL=Σμ0I+μ0ε0dΦ/dt;(第二項(xiàng)為位移電流，正比于電通量的變化率)

　　Topic 1：Electrostatics靜電學(xué)

　　這個(gè)部分主要包括：

　　1.電荷與庫(kù)侖定律

　　2.電場(chǎng)與電場(chǎng)線

　　3.電勢(shì)與等勢(shì)線（面）

　　4.電場(chǎng)與電勢(shì)之間關(guān)系

　　5.靜電感應(yīng)與靜電平衡

　　6.不同電荷分布的電場(chǎng)計(jì)算（庫(kù)侖定律、高斯定律）

　　7.電容器（電容的概念、電容的計(jì)算、電容中存儲(chǔ)的能量、電介質(zhì)）

　　此部分為考察重點(diǎn)，選擇題與計(jì)算題都會(huì)出現(xiàn)，選擇題中主要考察基本概念（包括點(diǎn)電荷電場(chǎng)與電勢(shì)的計(jì)算，典型的電場(chǎng)線與等勢(shì)線分布，靜電平衡，平行板電容器等），而計(jì)算題主要以計(jì)算不同電荷分布產(chǎn)生的空間電場(chǎng)與電勢(shì)分布（主要應(yīng)用高斯定律和電場(chǎng)與電勢(shì)之間關(guān)系求解）為主。

　　Topic 2：Electric Circuits(include RC Circuits)電路（包括RC電路）

　　這個(gè)部分主要包括：

　　1.電流與電阻的概念

　　2.電池（電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、路端電壓）

　　3.包含電池的電路分析（全電路歐姆定律）

　　4.電阻與電容的串并聯(lián)

　　5.基爾霍夫定律（節(jié)點(diǎn)定理、環(huán)路定理）

　　6.RC電路

　　此部分的題目在選擇題和計(jì)算題中都會(huì)出現(xiàn)，選擇題主要以簡(jiǎn)單概念與簡(jiǎn)單含源串并聯(lián)電路的分析為主，計(jì)算題主要出現(xiàn)在RC電路的計(jì)算，通常情況下會(huì)與RL、LC電路綜合在一起出題。

　　Topic 3：Magnetic Field磁場(chǎng)

　　這個(gè)部分主要包括：

　　1.磁場(chǎng)與磁感線

　　2.電流與運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力與運(yùn)動(dòng)

　　3.質(zhì)譜儀原理

　　4.電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)計(jì)算（畢奧-薩瓦爾定律與安培定律）

　　此部分題目多出現(xiàn)在選擇題中，以計(jì)算運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受力平衡與磁場(chǎng)力提供向心力兩種題目出現(xiàn)頻率最高，電流形成磁場(chǎng)需要掌握無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線與通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)公式，偶爾會(huì)出現(xiàn)在計(jì)算題中，多為應(yīng)用安培定律計(jì)算不同電流分布所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，且多與高斯定律計(jì)算電場(chǎng)混合出題。

　　Topic 4：Electromagnetic Induction&RL,LC Circuits電磁感應(yīng)和RL，LC電路

　　這個(gè)部分主要包括：

　　1.磁通量與電磁感應(yīng)現(xiàn)象

　　2.法拉第定律與楞次定律（線圈磁通量變化、導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)）

　　3.電感的定義以及電感中儲(chǔ)存的能量

　　4.含有電感的電路（RL電路、LC電路）

　　此部分知識(shí)多見于選擇題當(dāng)中，其中尤以利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向最為常見，另外計(jì)算RL與LC電路的時(shí)間常數(shù)類型題目也有一部分。計(jì)算題中，多與電流在磁場(chǎng)中受力結(jié)合在一起出題，另外RL電路與LC電路經(jīng)常與RC電路結(jié)合在一起出題。

　　以上就是A+小編關(guān)于AP物理C電磁學(xué)公式以及學(xué)習(xí)重點(diǎn)的總結(jié)，大家在AP課程學(xué)習(xí)中如果還有什么疑惑，歡迎隨時(shí)咨詢我們的線上老師，專業(yè)的AP課程老師將會(huì)一對(duì)一指導(dǎo)你課程的學(xué)習(xí)。