2017年5月AP物理C电磁学考点总结

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　　AP物理C电磁学考点分析

　　AP Physics C E&M Review

　　Topic 1：Electrostatics 静电学

　　这个部分主要包括：

　　1.电荷与库仑定律

　　2.电场与电场线

　　3.电势与等势线(面)

　　4.电场与电势之间关系

　　5.静电感应与静电平衡

　　6.不同电荷分布的电场计算(库仑定律、高斯定律)

　　7.电容器(电容的概念、电容的计算、电容中存储的能量、电介质)

　　此部分为考察重点，选择题与计算题都会出现，选择题中主要考察基本概念(包括点电荷电场与电势的计算，典型的电场线与等势线分布，静电平衡，平行板电容器等)，而计算题主要以计算不同电荷分布产生的空间电场与电势分布(主要应用高斯定律和电场与电势之间关系求解)为主。

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

　　这个部分主要包括：

　　1.电流与电阻的概念

　　2.电池(电动势、内阻、路端电压)

　　3.包含电池的电路分析(全电路欧姆定律)

　　4.电阻与电容的串并联

　　5.基尔霍夫定律(节点定理、环路定理)

　　6.RC电路

　　此部分的题目在选择题和计算题中都会出现，选择题主要以简单概念与简单含源串并联电路的分析为主，计算题主要出现在RC电路的计算，通常情况下会与RL、LC电路综合在一起出题。

　　Topic 3：Magnetic Field 磁场

　　这个部分主要包括：

　　1.磁场与磁感线

　　2.电流与运动电荷在磁场中的受力与运动

　　3.质谱仪原理

　　4.电流产生的磁场计算(毕奥-萨瓦尔定律与安培定律)

　　此部分题目多出现在选择题中，以计算运动电荷在磁场中受力平衡与磁场力提供向心力两种题目出现频率最高，电流形成磁场需要掌握无限长直导线与通电螺线管产生的磁场公式，偶尔会出现在计算题中，多为应用安培定律计算不同电流分布所产生的磁场，且多与高斯定律计算电场混合出题。

　　Topic 4：Electromagnetic Induction & RL, LC Circuits 电磁感应和RL，LC电路

　　这个部分主要包括：

　　1.磁通量与电磁感应现象

　　2.法拉第定律与楞次定律(线圈磁通量变化、导体棒切割磁感线运动)

　　3.电感的定义以及电感中储存的能量

　　4.含有电感的电路(RL电路、LC电路)

　　此部分知识多见于选择题当中，其中尤以利用楞次定律判断感应电流方向最为常见，另外计算RL与LC电路的时间常数类型题目也有一部分。计算题中，多与电流在磁场中受力结合在一起出题，另外RL电路与LC电路经常与RC电路结合在一起出题。

　　AP物理C 电磁学

　　1Electricity and Magnetism电磁学，要占 100%

　　AElectrostatics

　　(静电学占 30% )

　　1.Charge and Coulomb’s law 富兰克林是如何冒着生命的危险连接闪电的电荷，得到了正负的概念。库伦定律F = kq1q2/r²，貌似牛顿的万有引力(仍然是平方反比定律，但是把质量换成了电荷数)，到目前为止，自然界发现的远距相互作用，都是和距离的平方成反比的，费曼曾经想讨论这里面有什么必然联系?但没有结果) 2.Electric field and electric potential (including point charges) (电场的概念E = F/q，单位正电荷受到的电场力，即为电场强度E的定义，要牢记。电场因为和引力场一样，同样遵守距离的平方反比律，同样也是保守力场，可以有势能的概念U= kq1q2/r(点电荷q2在点电荷q1场中的势能)

　　电压的概念，就是单位正电荷在两点之间的电势差，注意单位正电荷从1到2的电势差一般写为V=V1-V2，没有在V之前写Δ是因为Δ一般在物理上表示末态减初态，而电势差不是)

　　3.高斯定律 (电场强度延一个封闭球面积分，等于这个球面包括的电荷总数除以真空介电常数)

　　4.几种电荷分布的电场和电势 AP物理C爱考的是几种对称分布，比如：球形、柱形、平板型，在求积分的时候不仅会用到直角坐标系，也会用到球坐标系和柱坐标系更方便。

　　BConductors, capacitors, dielectrics

　　(导体，电容和绝缘体的概念占14%)

　　1.Electrostatics with conductors 静电中的导体，表面一定是电场等势面，否则就会造成自由电子的流动，直到静电平衡为止

　　2.Capacitors(电容器)

　　a.Capacitance 电容的概念，储存静电能量Uc = 1/2 *QV =1/ 2 *CV²

　　b.Parallel plate 平板电容器：两块平行导体版，面积为A，各带等量电荷Q，正负相反，中间是绝缘体(dielectrics)距离是d，两板之间电势差为V，其电容为C=Q/V=ε0A/d,ε0为真空介电常数

　　c.Spherical and cylindrical 球形和柱形的电容器

　　3.dielectrics 绝缘体的概念，其中的电场和电荷分布特点

　　CElectric circuits (电路占20% )

　　1.Current, resistance, power 电流强度的概念：I =ΔQ/Δt

　　电阻的概念：R=ρL/ A;ρ为电阻率，L为导线长度，A为导线横截面积

　　欧姆定律：I=V/R,电功率 P=IV=I² R

　　2.Steady-state direct current circuits with batteries and resistors only 带电池和电阻的直流电路分析，并联和串联

　　3. Capacitors in circuits 电路中的电容器

　　a. Steady state (在直流电路中的电容器，并联与串联，算出等效电容)

　　b.Transients in RC circuits (RC电路的瞬间状态，求解其微分方程)

　　DMagnetic Fields (磁场占20%)

　　1. Forces on moving charges in magnetic fields 以V运动电荷q在磁场B中的受力，洛伦茨力：F=qV×B

　　(注意在本日志中公式中加重写的字母一般都代表矢量)

　　2. Forces on current-carrying wires in magnetic fields 电流线在磁场中的受力：F=IL×B,L为导线长度，其矢量方向取I的方向

　　3. Fields of long current-carrying wires 无限长直流导线I的磁场：B =μ0I/2πr;μ0为真空磁导率，r为距离导线的垂直距离

　　4、 Biot–Savart law and Ampere’s law 毕奥-萨法尔定律和安培定律，求解螺线管或其它对称的电流情况的磁场

　　EElectromagnetism (电磁场占16%)

　　1. Electromagnetic induction (including Faraday’s law and Lenz’s law) 法拉第电磁感应定律：线圈中的感生电动势，与穿过线圈的磁通量随时间的变化率成正比：ε=-ΔΦ/Δt,负号的物理意义由楞次定律解释，既：感生电动势产生的磁通变化率，和原来产生感生电动势的磁通变化率要相反，这是能量守恒的要求，和牛顿第三定律的要求是同源的

　　2. Inductance (including LR and LC circuits) LC和LR电路的感生电磁场 3. Maxwell’s equations 麦克斯韦方程组，包络面积分，电场和磁场的区别是有电荷没有磁单极，环路积分，电场和磁场的区别是有电流没有磁荷流，但是变化的电场和磁场都会产生磁通量和电通量的变化，这也就是所谓电磁互感，由麦克斯韦方程组直接能推倒出电磁波的存在，速度和光速相同。 总结

　　麦克斯韦方程组不外乎“泡泡”和“圈圈”(延包络面积分和延闭合圈积分)：

　　电场沿泡泡积分：∮E·dS=∑Qi/ε0;(正比于于泡泡包围的电荷)

　　磁场沿泡泡积分：∮B·dS=0;(没有磁单极)

　　电场沿圈圈积分：∮E·dl=-dφ/dt;(其中磁通量φ=B·ΔS,重写符号一律表示矢量)

　　磁场沿圈圈积分：∮B·dL=∑μ0I+μ0ε0dΦ/dt;(第二项为位移电流，正比于电通量的变化率)

　　综上所述，在选择题当中主要以考察基础知识为主如果想拿5分，35道选择题至少要做对25道。而计算题中以电场与磁场的计算、电磁感应与磁场力结合计算、特殊电路(RC、RL、LC电路)这三部分出题的几率最高，在复习过程中应多做此类典型题目。

　　附：AP物理C电磁学分数转换表

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