AP物理C电磁学难吗,包括哪些内容?

知识点       时间:2019-11-21 11:33      

 

  在四门AP课程当中,AP物理C电磁学主要面向的是机械工程,电气工程等专业的学生,是很多AP学生必选的一门重要课程。那么AP物理C电磁学难吗?它主要涉及了哪些知识点和考点呢?下面A+国际教育小编就为大家介绍一下这门物理学科。


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  AP物理C电磁学难吗?


  理科AP难度系数Physics C(物理C)


  难度指数:★★★★☆


  推荐指数:★★★☆☆


  物理C,是物理B六大块知识中的两块:力学和电磁学的延伸。自然,难度也是大大的,相比于B。那么,物理C到底有多难呢?这样说吧,部分力学题是用微积分知识来解答的,除了电磁学的四个大方程,还需要用微分求极值、用积分求质心或转动惯量等。也因此,美国大学理事会的AP网站明确规定,提交AP物理分数的同时,必须也提交AP微积分成绩。


  AP物理C电磁学知识点及考点介绍


  AP物理是理工科方向的必选科目。今天我们就来谈谈AP物理C电磁学考点。


  1Electricity andMagnetism电磁学,要占100%


  A.Electrostatics


  (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 electricpotential(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。


  B.Conductors,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 andcylindrical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


  C.Electric 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=I²R


  2.Steady-state direct current circuitswith 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 RCcircuits(RC电路的瞬间状态,求解其微分方程)


  D.Magnetic Fields


  (磁场占20%)


  1.Forces on moving charges inmagnetic 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 inmagnetic 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-carryingwires


  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–Savartlaw 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


  E.Electromagnetism


  (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 LCcircuits)


  LC和LR电路的感生电磁场


  3.Maxwell’sequations


  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。


  下面总结一下:


  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=ΣQi/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=Σμ0I+μ0ε0dΦ/dt;(第二项为位移电流,正比于电通量的变化率)

 

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