2014年寒假物理竞赛集训二导学3-电磁学(静电场_电磁感应等知识点)

2014年寒假物理竞赛集训二导学（第三次）资料说明本导学用于学员在实际授课之前，了解授课方向及重难点。同时还附上部分知识点的详细解读。每个班型导学共由4次书面资料构成。此次发布的为第三次导学，后面的第四次导学，将于2013年12月25日发布。在2013年12月20日，公司还会发布相应班型的详细授课大纲，敬请关注。自主招生邮箱：[e-mail]数学竞赛邮箱：[e-mail]物理竞赛邮箱：[e-mail]化学竞赛邮箱：[e-mail]生物竞赛邮箱：[e-mail]理科精英邮箱：[e-mail]清北学堂集中培训课程导学资料（2014年寒假集中培训课程使用）QBXT/JY/DX2013/12-3-72013-12-15发布清北学堂教学研究部清北学堂集中培训课程导学资料年寒假物理竞赛集训二导学(电磁学)目录知识框架...........................................................................................................................................2重点难点...........................................................................................................................................3知识梳理...........................................................................................................................................4一、静电场.......................................................................................................................41.库仑定律...................................................................................................................42.电场强度...................................................................................................................43.电势和电势能...........................................................................................................54.静电场中的导体和电介质.......................................................................................65.电容和电容器...........................................................................................................6二、稳恒电流...................................................................................................................71.欧姆定律...................................................................................................................72.电功和电功率...........................................................................................................83.复杂电路计算...........................................................................................................8三、磁场...........................................................................................................................91.磁感应强度...............................................................................................................92.安培力.....................................................................................................................103.洛伦兹力.................................................................................................................10四、电磁感应.................................................................................................................111.楞次定律.................................................................................................................112.法拉第电磁感应定律.............................................................................................113.动生、感生电动势.................................................................................................11例题选讲.........................................................................................................................................13巩固习题.........................................................................................................................................21参考答案.........................................................................................................................................25清北学堂集中培训课程导学资料页知识框架静电场库仑定律电场强度电势和电势能静电场中的导体和电介质电容和电容器稳恒电流欧姆定律电功和电功率复杂电路计算磁场磁感应强度安培力洛伦兹力电磁感应楞次定律法拉第电磁感应定律动生、感生电动势清北学堂集中培训课程导学资料页重点难点电磁学中，除稳恒电流和交变电流外，其他部分均可与力学结合，题目类型层出不穷，是竞赛中的难点。静电场部分，库仑定律是静电场基本定律，此外电场强度还可用高斯定理计算。静电场中的导体涉及静电屏蔽，该部分理解容易，但应用中变化较多。稳恒电流部分，题目主要涉及的是复杂电路的计算。复杂电路的化简是竞赛中一大难点，需要熟练掌握基尔霍夫定律，灵活运用电路对称性、叠加原理和Y-Δ变换化简电路并求解。磁场部分，主要题型是通过安培力或洛伦兹力将题目与运动学、动力学结合，也是电磁学的重点和难点。此外，对磁场还要求能使用比奥-萨法尔定律计算磁感应强度。电磁感应部分，经常将感应电动势通过的安培力与运动学、动力学结合，重点在于掌握法拉第电磁感应定律，理解动生、感生电动势。清北学堂集中培训课程导学资料页知识梳理一、静电场1.库仑定律（1）库仑定律库伦定律是电磁场理论的基本定律之一。其内容是：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同名电荷相斥，异名电荷相吸。即221rqqkF。（2）电荷守恒定律电荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，也是电磁场理论的基本定律之一。其内容是：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变。当一个系统与外界没有电荷交换时，系统电荷的代数和总是保持不变的。2.电场强度（1）电场电荷之间的相互作用是通过场的形式实现的，这种场叫做电场。任何电荷都在自己周围的空间激发电场。（2）电场强度电场的客观存在可由电场对处于其中的任意电荷的作用力来体现，为了从力的角度描绘这个客观存在的场，引入电场强度这一物理量，其定义为qFE。其中，q为试验电荷。为了确定空间每点的电场性质，试验电荷必须是点电荷。电场强度在电场确定后就已经确定了，与试验电荷无关。（3）叠加原理电场强度是矢量，方向与该点正电荷受力方向相同。当空间有多个电荷产生的场强时，空间某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点场强的矢量和，这叫做场强的叠加原理。（4）电场线为了形象地描绘电场分布，在电场中作出许多曲线，是这些曲线上每一点的切线方向和该点场强方向一致，这样的曲线叫做电场线。电场线是有头（正电荷或无穷远）有尾（负电荷或无穷远）的封闭曲线，不相交且在无电荷处不中断。（5）电通量电通量为穿过电场中某一个曲面的电场线数，定义为SEe，这里面S的方向为其外法线方向，即电场线进入曲面的地方电通量为负，电场线穿出曲面的地方电通量为正。（6）高斯定理通过一个任意闭合曲面的电通量e等于该面包围的所有电荷电量的代数和的K4倍清北学堂集中培训课程导学资料页（或01倍）。高斯定理说明静电场是有源场。利用高斯定理可以求出某些具有对称性电场的电场强度。（7）几种特殊带电体的场强i.点电荷：2rQKEii.均匀带电球壳：RrrQKRrE,,02，r为空间点到球心距离，R为球壳半径。iii.均匀带电球体：RrrQKRrrrqKE,,)(22，r为空间点到球心距离，R为球壳半径，q(r)为半径r的球体内带电荷量。iv.无限