AP物理C電磁學(xué)考試要點(diǎn)

AP物理C電磁學(xué)考點(diǎn)分析

AP Physics C E&M Review

 

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(xiàn)

3.電勢(shì)與等勢(shì)線(xiàn)（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(xiàn)與等勢(shì)線(xiàn)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(xiàn)

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(xiàn)與通電螺線(xiàn)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(xiàn)圈磁通量變化、導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)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(jiàn)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(jiàn)，另外計(jì)算RL與LC電路的時(shí)間常數(shù)類(lèi)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。

 

 

AP物理C 電磁學(xué)

 

1

Electricity and Magnetism

電磁學(xué)，要占 100%

 

? ? ?AElectrostatics

 

（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(méi)有結(jié)果）

? ???2.Electric field and electric potential?(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(xiě)為V=V1-V2，沒(méi)有在V之前寫(xiě)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(ài)考的是幾種對(duì)稱(chēng)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。

? ? ?BConductors, 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 *CV2b.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 and cylindrical 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)

? ? ?CElectric 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(xiàn)長(zhǎng)度，A為導(dǎo)線(xiàn)橫截面積
歐姆定律：I=V/R,電功率 P=IV=I2 R?

? ???2.Steady-state direct current circuits with 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 RC circuits (RC電路的瞬間狀態(tài)，求解其微分方程)

? ? ?DMagnetic Fields

? ? ? ? ? ? ? ? （磁場(chǎng)占20%）

? ???1. Forces on moving charges in magnetic 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(xiě)的字母一般都代表矢量）

? ???2. Forces on current-carrying wires in magnetic fields?? ???

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

? ???3. Fields of long current-carrying wires??? ???

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

? ???4、 Biot–Savart law and Ampere’s law?? ???

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

 

? ? ?EElectromagnetism

? ? ? ? ? ? ? ?（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(xiàn)圈中的感生電動(dòng)勢(shì)，與穿過(guò)線(xiàn)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?zhuān)龋焊猩妱?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 LC circuits)???????

LC和LR電路的感生電磁場(chǎng)

? ???3. Maxwell’s equations??? ???

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(méi)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(méi)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。

? ? ? ?總結(jié)?? ???

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=∑Qi/ε0；（正比于于泡泡包圍的電荷） 

磁場(chǎng)沿泡泡積分：∮B·dS=0；（沒(méi)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(xiě)符號(hào)一律表示矢量）

 

磁場(chǎng)沿圈圈積分：∮B·dL=∑μ0I+μ0ε0dΦ/dt;(第二項(xiàng)為位移電流，正比于電通量的變化率)

　　綜上所述，在選擇題當(dāng)中主要以考察基礎(chǔ)知識(shí)為主如果想拿5分，35道選擇題至少要做對(duì)25道。而計(jì)算題中以電場(chǎng)與磁場(chǎng)的計(jì)算、電磁感應(yīng)與磁場(chǎng)力結(jié)合計(jì)算、特殊電路（RC、RL、LC電路）這三部分出題的幾率最高，在復(fù)習(xí)過(guò)程中應(yīng)多做此類(lèi)典型題目。

以上就是關(guān)于【AP物理C電磁學(xué)考試要點(diǎn)】的解答，如需了解學(xué)校/賽事/課程動(dòng)態(tài)，可至翰林教育官網(wǎng)獲取更多信息。

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