物理電磁現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

電荷與電場(chǎng)電荷是電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)。自然界存在兩種電荷，正電荷和負(fù)電荷，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷量是衡量電荷多少的物理量，單位是庫(kù)侖（C）。電場(chǎng)是電荷周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)。靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)稱(chēng)為靜電場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，定義為放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受電場(chǎng)力與它的電荷量的比值，公式為\(E=\frac{F}{q}\)，單位是牛每庫(kù)侖（N/C）。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，其方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向相同。電場(chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而引入的假想曲線，電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。其表達(dá)式為\(F=k\frac{q_1q_2}{r^2}\)，其中\(zhòng)(k\)是靜電力常量，\(k=9.0×10^{9}N\cdotm^{2}/C^{2}\)，\(q_1\)、\(q_2\)分別是兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，\(r\)是它們之間的距離。庫(kù)侖定律適用于真空中的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷是一種理想化模型，當(dāng)帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，就可以把帶電體看成點(diǎn)電荷。電流與磁場(chǎng)電流是電荷的定向移動(dòng)形成的。規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。電流?qiáng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)電流）是描述電流強(qiáng)弱的物理量，定義為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，公式\(I=\frac{q}{t}\)，單位是安培（A）。奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)。通電直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)是以導(dǎo)線為圓心的一系列同心圓，其磁場(chǎng)方向可以用安培定則（右手螺旋定則）來(lái)判斷：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，同樣可以用安培定則判斷磁場(chǎng)方向：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，即拇指指向螺線管的北極。磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，所受的安培力\(F\)與電流\(I\)和導(dǎo)線長(zhǎng)度\(L\)的乘積\(IL\)的比值，叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度，公式為\(B=\frac{F}{IL}\)，單位是特斯拉（T）。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。磁感線是形象描述磁場(chǎng)的曲線，磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。安培力安培力是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小\(F=BIL\)；當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力\(F=0\)。安培力的方向可以用左手定則來(lái)判斷：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。洛倫茲力洛倫茲力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，洛倫茲力的大小\(F=qvB\)，其中\(zhòng)(q\)是電荷的電荷量，\(v\)是電荷的運(yùn)動(dòng)速度，\(B\)是磁感應(yīng)強(qiáng)度。洛倫茲力的方向同樣用左手定則判斷：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向（如果是負(fù)電荷，四指指向其運(yùn)動(dòng)的反方向），這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。由于洛倫茲力始終與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)電荷不做功，它只改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向，不改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小。電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件有兩個(gè)：一是電路必須閉合；二是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。磁通量是表示穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)，公式\(\varPhi=BS\)（\(B\)與\(S\)垂直時(shí)），單位是韋伯（Wb）。法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律指出，閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比，表達(dá)式為\(E=n\frac{\Delta\varPhi}{\Deltat}\)，其中\(zhòng)(n\)是線圈的匝數(shù)，\(\frac{\Delta\varPhi}{\Deltat}\)是磁通量的變化率。當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若導(dǎo)體棒垂直