AP物理C電磁學(xué)難嗎，包括哪些內(nèi)容？

 

　　在四門AP課程當(dāng)中，AP物理C電磁學(xué)主要面向的是機械工程,電氣工程等專業(yè)的學(xué)生，是很多AP學(xué)生必選的一門重要課程。那么AP物理C電磁學(xué)難嗎？它主要涉及了哪些知識點和考點呢？下面A+國際教育小編就為大家介紹一下這門物理學(xué)科。

　　AP物理C電磁學(xué)難嗎？

　　理科AP難度系數(shù)Physics C(物理C)

　　難度指數(shù)：★★★★☆

　　推薦指數(shù)：★★★☆☆

　　物理C，是物理B六大塊知識中的兩塊：力學(xué)和電磁學(xué)的延伸。自然，難度也是大大的，相比于B。那么，物理C到底有多難呢?這樣說吧，部分力學(xué)題是用微積分知識來解答的，除了電磁學(xué)的四個大方程，還需要用微分求極值、用積分求質(zhì)心或轉(zhuǎn)動慣量等。也因此，美國大學(xué)理事會的AP網(wǎng)站明確規(guī)定，提交AP物理分?jǐn)?shù)的同時，必須也提交AP微積分成績。

　　AP物理C電磁學(xué)知識點及考點介紹

　　AP物理是理工科方向的必選科目。今天我們就來談?wù)凙P物理C電磁學(xué)考點。

　　1Electricity andMagnetism電磁學(xué)，要占100%

　　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連接閃電的電荷，得到了正負的概念。庫倫定律F=kq1q2/r2，貌似牛頓的萬有引力(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)的遠距相互作用，都是和距離的平方成反比的，費曼曾經(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)

　　(電場的概念E=F/q，單位正電荷受到的電場力，即為電場強度E的定義，要牢記。電場因為和引力場一樣，同樣遵守距離的平方反比律，同樣也是保守力場，可以有勢能的概念U=kq1q2/r(點電荷q2在點電荷q1場中的勢能)

　　電壓的概念，就是單位正電荷在兩點之間的電勢差，注意單位正電荷從1到2的電勢差一般寫為V=V1-V2，沒有在V之前寫Δ是因為Δ一般在物理上表示末態(tài)減初態(tài)，而電勢差不是)

　　3.高斯定律

　　(電場強度延一個封閉球面積分，等于這個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和電勢

　　AP物理C愛考的是幾種對稱分布，比如：球形、柱形、平板型，在求積分的時候不僅會用到直角坐標(biāo)系，也會用到球坐標(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，表面一定是電場等勢面，否則就會造成自由電子的流動，直到靜電平衡為止

　　2.Capacitors(電容器)

　　a.Capacitance電容的概念，儲存靜電能量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，正負相反，中間是絕緣體(dielectrics)距離是d，兩板之間電勢差為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，其中的電場和電荷分布特點

　　C.Electric circuits

　　(電路占20%)

　　1.Current,resistance,power

　　電流強度的概念：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

　　(磁場占20%)

　　1.Forces on moving charges inmagnetic fields

　　以V運動電荷q在磁場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

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

　　3.Fields of long current-carryingwires

　　無限長直流導(dǎo)線I的磁場：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稱的電流情況的磁場

　　E.Electromagnetism

　　(電磁場占16%)

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

　　法拉第電磁感應(yīng)定律：線圈中的感生電動勢，與穿過線圈的磁通量隨時間的變化率成正比：ε=-ΔΦ/Δt,負號的物理意義由楞次定律解釋，既：感生電動勢產(chǎn)生的磁通變化率，和原來產(chǎn)生感生電動勢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

　　3.Maxwell’sequations

　　麥克斯韋方程組，包絡(luò)面積分，電場和磁場的區(qū)別是有電荷沒有磁單極，環(huán)路積分，電場和磁場的區(qū)別是有電流沒有磁荷流，但是變化的電場和磁場都會產(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)：

　　電場沿泡泡積分：∮E·dS=ΣQi/ε0;(正比于于泡泡包圍的電荷)

　　磁場沿泡泡積分：∮B·dS=0;(沒有磁單極)

　　電場沿圈圈積分：∮E·dl=-dφ/dt;(其中磁通量φ=B·ΔS,重寫符號一律表示矢量)

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