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高中物理的实用公式

物理定理、定律、公式表

一、质点的运动（1）------直线运动

1）匀变速直线运动

1.平均速度V平＝s/t（定义式） 2.有用推论Vt2-Vo2＝2as

3.中间时刻速度Vt/2＝V平＝(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt＝Vo+at

5.中间位置速度Vs/2＝[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s＝V平t＝Vot+at2/2＝Vt/2t

7.加速度a＝(Vt-Vo)/t ｛以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a0；反向则a0｝

8.实验用推论Δs＝aT2 ｛Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差｝

9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s；加速度(a):m/s2；末速度(Vt):m/s；时间(t)秒(s)；位移(s):米（m）；路程:米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h。

注：

(1)平均速度是矢量;

(2)物体速度大,加速度不一定大;

(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式，不是决定式;

(4)其它相关内容：质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见之一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见之一册P24〕。

2)自由落体运动

1.初速度Vo＝0 2.末速度Vt＝gt

3.下落高度h＝gt2/2（从Vo位置向下计算） 4.推论Vt2＝2gh

注:

(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律；

(2)a＝g＝9.8m/s2≈10m/s2（重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小，方向竖直向下）。

（3)竖直上抛运动

1.位移s＝Vot-gt2/2 2.末速度Vt＝Vo-gt （g=9.8m/s2≈10m/s2）

3.有用推论Vt2-Vo2＝-2gs 4.上升更大高度Hm＝Vo2/2g(抛出点算起）

5.往返时间t＝2Vo/g （从抛出落回原位置的时间）

注:

(1)全过程处理:是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值；

(2)分段处理：向上为匀减速直线运动，向下为自由落体运动，具有对称性；

(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。

二、质点的运动（2）----曲线运动、万有引力

1)平抛运动

1.水平方向速度：Vx＝Vo 2.竖直方向速度：Vy＝gt

3.水平方向位移：x＝Vot 4.竖直方向位移：y＝gt2/2

5.运动时间t＝(2y/g）1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)

6.合速度Vt＝(Vx2+Vy2)1/2＝[Vo2+(gt)2]1/2

合速度方向与水平夹角β:tgβ＝Vy/Vx＝gt/V0

7.合位移：s＝(x2+y2)1/2,

位移方向与水平夹角α:tgα＝y/x＝gt/2Vo

8.水平方向加速度：ax=0；竖直方向加速度：ay＝g

注：

(1)平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为g，通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成；

(2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关；

（3）θ与β的关系为tgβ＝2tgα；

（4）在平抛运动中时间t是解题关键；(5)做曲线运动的物体必有加速度，当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。

2）匀速圆周运动

1.线速度V＝s/t＝2πr/T 2.角速度ω＝Φ/t＝2π/T＝2πf

3.向心加速度a＝V2/r＝ω2r＝(2π/T)2r 4.向心力F心＝mV2/r＝mω2r＝mr(2π/T)2＝mωv=F合

5.周期与频率：T＝1/f 6.角速度与线速度的关系：V＝ωr

7.角速度与转速的关系ω＝2πn(此处频率与转速意义相同)

8.主要物理量及单位：弧长(s):米(m)；角度(Φ)：弧度（rad）；频率（f）：赫（Hz）；周期（T）：秒（s）；转速（n）：r/s；半径(r):米（m）；线速度（V）：m/s；角速度（ω）：rad/s；向心加速度：m/s2。

注：

（1）向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供，方向始终与速度方向垂直，指向圆心；

（2）做匀速圆周运动的物体，其向心力等于合力，并且向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，因此物体的动能保持不变，向心力不做功，但动量不断改变。

3)万有引力

1.开普勒第三定律：T2/R3＝K(＝4π2/GM)｛R:轨道半径，T:周期，K:常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝

2.万有引力定律：F＝Gm1m2/r2 （G＝6.67×10-11N•m2/kg2，方向在它们的连线上）

3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2＝mg；g＝GM/R2 ｛R:天体半径(m)，M：天体质量（kg）｝

4.卫星绕行速度、角速度、周期：V＝(GM/r)1/2；ω＝(GM/r3)1/2；T＝2π(r3/GM)1/2｛M：中心天体质量｝

5.之一(二、三)宇宙速度V1＝(g地r地)1/2＝(GM/r地)1/2＝7.9km/s；V2＝11.2km/s；V3＝16.7km/s

6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2＝m4π2(r地+h)/T2｛h≈36000km，h:距地球表面的高度，r地:地球的半径｝

注:

(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向＝F万；

(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等；

(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同；

(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小（一同三反）；

(5)地球卫星的更大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。

三、力（常见的力、力的合成与分解）

1）常见的力

1.重力G＝mg （方向竖直向下，g＝9.8m/s2≈10m/s2，作用点在重心，适用于地球表面附近）

2.胡克定律F＝kx ｛方向沿恢复形变方向，k：劲度系数(N/m)，x：形变量(m)｝

3.滑动摩擦力F＝μFN ｛与物体相对运动方向相反，μ：摩擦因数，FN：正压力(N)｝

4.静摩擦力0≤f静≤fm （与物体相对运动趋势方向相反，fm为更大静摩擦力）

5.万有引力F＝Gm1m2/r2 （G＝6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上）

6.静电力F＝kQ1Q2/r2 （k＝9.0×109N•m2/C2,方向在它们的连线上）

7.电场力F＝Eq （E：场强N/C，q：电量C，正电荷受的电场力与场强方向相同）

8.安培力F＝BILsinθ （θ为B与L的夹角，当L⊥B时:F＝BIL，B//L时:F＝0）

9.洛仑兹力f＝qVBsinθ （θ为B与V的夹角，当V⊥B时：f＝qVB，V//B时:f＝0）

注:

(1)劲度系数k由弹簧自身决定;

(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关，由接触面材料特性与表面状况等决定;

(3)fm略大于μFN，一般视为fm≈μFN;

(4)其它相关内容：静摩擦力（大小、方向）〔见之一册P8〕；

(5)物理量符号及单位B：磁感强度(T)，L：有效长度(m)，I:电流强度(A)，V：带电粒子速度(m/s),q:带电粒子（带电体）电量(C);

(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。

2）力的合成与分解

1.同一直线上力的合成同向:F＝F1+F2， 反向：F＝F1-F2 (F1F2)

2.互成角度力的合成：

F＝(F12+F22+2F1F2cosα)1/2（余弦定理） F1⊥F2时:F＝(F12+F22)1/2

3.合力大小范围：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|

4.力的正交分解：Fx＝Fcosβ，Fy＝Fsinβ（β为合力与x轴之间的夹角tgβ＝Fy/Fx）

注：

(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;

（2）合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;

(3)除公式法外，也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;

(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大，合力越小;

（5）同一直线上力的合成，可沿直线取正方向，用正负号表示力的方向，化简为代数运算。

四、动力学（运动和力）

1.牛顿之一运动定律(惯性定律）：物体具有惯性，总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止

2.牛顿第二运动定律：F合＝ma或a＝F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}

3.牛顿第三运动定律：F＝-F´{负号表示方向相反,F、F´各自作用在对方，平衡力与作用力反作用力区别，实际应用：反冲运动}

4.共点力的平衡F合＝0，推广 ｛正交分解法、三力汇交原理｝

5.超重：FNG，失重：FNG {加速度方向向下，均失重，加速度方向向上，均超重}

6.牛顿运动定律的适用条件：适用于解决低速运动问题，适用于宏观物体，不适用于处理高速问题，不适用于微观粒子〔见之一册P67〕

注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。

五、振动和波（机械振动与机械振动的传播）

1.简谐振动F＝-kx {F:回复力，k:比例系数，x:位移，负号表示F的方向与x始终反向}

2.单摆周期T＝2π(l/g)1/2 ｛l:摆长(m)，g:当地重力加速度值，成立条件:摆角θ100;lr｝

3.受迫振动频率特点：f＝f驱动力

4.发生共振条件:f驱动力＝f固，A＝max，共振的防止和应用〔见之一册P175〕

5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕

6.波速v＝s/t＝λf＝λ/T{波传播过程中，一个周期向前传播一个波长；波速大小由介质本身所决定}

7.声波的波速(在空气中）0℃：332m/s；20℃:344m/s；30℃:349m/s；(声波是纵波)

8.波发生明显衍射（波绕过障碍物或孔继续传播）条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者相差不大

9.波的干涉条件：两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)

10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率与接收频率不同｛相互接近，接收频率增大，反之，减小〔见第二册P21〕｝

注：

（1）物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关，取决于振动系统本身；

（2）加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，减弱区则是波峰与波谷相遇处；

（3）波只是传播了振动，介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式；

（4）干涉与衍射是波特有的；

(5)振动图象与波动图象；

(6)其它相关内容：超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见之一册P173〕。

六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化）

1.动量：p＝mv ｛p:动量(kg/s)，m:质量(kg)，v:速度(m/s)，方向与速度方向相同｝

3.冲量：I＝Ft ｛I:冲量(N•s)，F:恒力(N)，t:力的作用时间(s)，方向由F决定｝

4.动量定理：I＝Δp或Ft＝mvt–mvo {Δp:动量变化Δp＝mvt–mvo，是矢量式}

5.动量守恒定律：p前总＝p后总或p＝p’´也可以是m1v1+m2v2＝m1v1´+m2v2´

6.弹性碰撞：Δp＝0；ΔEk＝0 {即系统的动量和动能均守恒}

7.非弹性碰撞Δp＝0；0ΔEKΔEKm {ΔEK：损失的动能，EKm：损失的更大动能}

8.完全非弹性碰撞Δp＝0；ΔEK＝ΔEKm {碰后连在一起成一整体}

9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:

v1´＝(m1-m2)v1/(m1+m2) v2´＝2m1v1/(m1+m2)

10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)

11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块M，并嵌入其中一起运动时的机械能损失

E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2＝fs相对 {vt:共同速度，f:阻力，s相对子弹相对长木块的位移}

注：

(1)正碰又叫对心碰撞，速度方向在它们“中心”的连线上;

(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;

（3）系统动量守恒的条件:合外力为零或系统不受外力，则系统动量守恒（碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等）;

(4)碰撞过程(时间极短，发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;

(5)爆炸过程视为动量守恒，这时化学能转化为动能，动能增加；(6)其它相关内容：反冲运动、火箭、航天技术的发展和宇宙航行〔见之一册P128〕。

七、功和能（功是能量转化的量度）

1.功：W＝Fscosα（定义式）｛W:功(J)，F:恒力(N)，s:位移(m)，α:F、s间的夹角｝

2.重力做功：Wab＝mghab {m:物体的质量，g＝9.8m/s2≈10m/s2，hab：a与b高度差(hab＝ha-hb)}

3.电场力做功：Wab＝qUab ｛q:电量（C），Uab:a与b之间电势差(V)即Uab＝φa－φb｝

4.电功：W＝UIt（普适式） ｛U：电压（V），I:电流(A)，t:通电时间(s)｝

5.功率：P＝W/t(定义式) ｛P:功率[瓦(W)]，W:t时间内所做的功(J)，t:做功所用时间(s)｝

6.汽车牵引力的功率：P＝Fv；P平＝Fv平 {P:瞬时功率，P平:平均功率}

7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车更大行驶速度(vmax＝P额/f)

8.电功率：P＝UI(普适式) ｛U：电路电压(V)，I：电路电流(A)｝

9.焦耳定律：Q＝I2Rt ｛Q:电热(J)，I:电流强度(A)，R:电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝

10.纯电阻电路中I＝U/R；P＝UI＝U2/R＝I2R；Q＝W＝UIt＝U2t/R＝I2Rt

11.动能：Ek＝mv2/2 ｛Ek:动能(J)，m：物体质量(kg)，v:物体瞬时速度(m/s)｝

12.重力势能：EP＝mgh ｛EP :重力势能(J)，g:重力加速度，h:竖直高度(m)(从零势能面起)｝

13.电势能：EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)(从零势能面起)｝

14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加)：

W合＝mvt2/2-mvo2/2或W合＝ΔEK

｛W合:外力对物体做的总功，ΔEK:动能变化ΔEK＝(mvt2/2-mvo2/2)｝

15.机械能守恒定律：ΔE＝0或EK1+EP1＝EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1＝mv22/2+mgh2

16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG＝-ΔEP

注:

(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少；

（2）O0≤α90O 做正功；90Oα≤180O做负功；α＝90o不做功(力的方向与位移（速度）方向垂直时该力不做功)；

（3）重力（弹力、电场力、分子力）做正功，则重力（弹性、电、分子）势能减少

（4）重力做功和电场力做功均与路径无关（见2、3两式）；（5）机械能守恒成立条件：除重力（弹力）外其它力不做功，只是动能和势能之间的转化；(6)能的其它单位换算:1kWh(度)＝3.6×106J，1eV＝1.60×10-19J；*（7）弹簧弹性势能E＝kx2/2，与劲度系数和形变量有关。

八、分子动理论、能量守恒定律

1.阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米

2.油膜法测分子直径d＝V/s ｛V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m)2｝

3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。

4.分子间的引力和斥力(1)rr0，f引f斥，F分子力表现为斥力

(2)r＝r0，f引＝f斥，F分子力＝0，E分子势能＝Emin(最小值)

(3)rr0，f引f斥，F分子力表现为引力

(4)r10r0，f引＝f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0

5.热力学之一定律W+Q＝ΔU｛(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，

W:外界对物体做的正功(J)，Q:物体吸收的热量(J)，ΔU:增加的内能(J)，涉及到之一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝

6.热力学第二定律

克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）；

开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）｛涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝

7.热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝

注:

(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈；

(2)温度是分子平均动能的标志；

3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快；

(4)分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引＝F斥且分子势能最小；

(5)气体膨胀,外界对气体做负功W0；温度升高，内能增大ΔU0；吸收热量，Q0

(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零；

(7)r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离；

(8)其它相关内容：能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。

九、气体的性质

1.气体的状态参量：

温度：宏观上，物体的冷热程度；微观上，物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志，

热力学温度与摄氏温度关系：T＝t+273 ｛T:热力学温度(K)，t:摄氏温度(℃)｝

体积V：气体分子所能占据的空间，单位换算：1m3＝103L＝106mL

压强p：单位面积上，大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力，标准大气压：1atm＝1.013×105Pa＝76cmHg(1Pa＝1N/m2)

2.气体分子运动的特点：分子间空隙大；除了碰撞的瞬间外，相互作用力微弱；分子运动速率很大

3.理想气体的状态方程：p1V1/T1＝p2V2/T2 ｛PV/T＝恒量，T为热力学温度(K)｝

注:

(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关；

(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体，使用公式时要注意温度的单位，t为摄氏温度(℃)，而T为热力学温度(K)。

十、电场

1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e＝1.60×10-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍

2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）｛F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝

3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理），q：检验电荷的电量(C)｝

4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 ｛r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量｝

5.匀强电场的场强E＝UAB/d ｛UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝

6.电场力：F＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝

7.电势与电势差：UAB＝φA-φB，UAB＝WAB/q＝-ΔEAB/q

8.电场力做功：WAB＝qUAB＝Eqd｛WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝

9.电势能：EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝

10.电势能的变化ΔEAB＝EB-EA ｛带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝

11.电场力做功与电势能变化ΔEAB＝-WAB＝-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)

12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝

13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）

常见电容器〔见第二册P111〕

14.带电粒子在电场中的加速(Vo＝0)：W＝ΔEK或qU＝mVt2/2，Vt＝(2qU/m)1/2

15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)

类平 垂直电场方向:匀速直线运动L＝Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d)

抛运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m

注:

(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分；

(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直；

（3）常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98]；

(4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关；

(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；

(6)电容单位换算：1F＝106μF＝1012PF；

(7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV＝1.60×10-19J；

(8)其它相关内容：静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。

十一、恒定电流

1.电流强度：I＝q/t｛I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的电量(C），t:时间(s）｝

2.欧姆定律：I＝U/R ｛I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝

3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S｛ρ:电阻率(Ω•m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2)｝

4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR也可以是E＝U内+U外

｛I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝

5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI｛W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W)｝

6.焦耳定律：Q＝I2Rt｛Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝

7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R

8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总｛I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，η：电源效率｝

9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)

电阻关系(串同并反) R串＝R1+R2+R3+ 1/R并＝1/R1+1/R2+1/R3+

电流关系 I总＝I1＝I2＝I3 I并＝I1+I2+I3+

电压关系 U总＝U1+U2+U3+ U总＝U1＝U2＝U3

功率分配 P总＝P1+P2+P3+ P总＝P1+P2+P3+

10.欧姆表测电阻

(1)电路组成 (2)测量原理

两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏，得

Ig＝E/(r+Rg+Ro)

接入被测电阻Rx后通过电表的电流为

Ix＝E/(r+Rg+Ro+Rx)＝E/(R中+Rx)

由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小

(3)使用 *** :机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数｛注意挡位(倍率)｝、拨off挡。

(4)注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。

11.伏安法测电阻

电流表内接法：

电压表示数：U＝UR+UA

电流表外接法：

电流表示数：I＝IR+IV

Rx的测量值＝U/I＝(UA+UR)/IR＝RA+RxR真

Rx的测量值＝U/I＝UR/(IR+IV)＝RVRx/(RV+R)R真

选用电路条件RxRA [或Rx(RARV)1/2]

选用电路条件RxRV [或Rx(RARV)1/2]

12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法

限流接法

电压调节范围小,电路简单,功耗小

便于调节电压的选择条件RpRx

电压调节范围大,电路复杂,功耗较大

便于调节电压的选择条件RpRx

注1)单位换算：1A＝103mA＝106μA；1kV＝103V＝106mA；1MΩ＝103kΩ＝106Ω

(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；

(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻；

(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大；

(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率更大,此时的输出功率为E2/(2r)；

(6)其它相关内容：电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册P127〕。

十二、磁场

1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位T),1T＝1N/A•m

2.安培力F＝BIL；(注：L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}

3.洛仑兹力f＝qVB(注V⊥B);质谱仪〔见第二册P155〕 ｛f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量(C)，V:带电粒子速度(m/s)｝

4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)：

（1）带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V＝V0

(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向＝f洛＝mV2/r＝mω2r＝mr(2π/T)2＝qVB；r＝mV/qB；T＝2πm/qB；(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下)；(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角（＝二倍弦切角）。

注：

(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定，只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负；

(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握〔见图及第二册P144〕；(3)其它相关内容：地磁场/磁电式电表原理〔见第二册P150〕/回旋加速器〔见第二册P156〕/磁性材料

十三、电磁感应

1.[感应电动势的大小计算公式]

1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝

2)E＝BLV垂(切割磁感线运动) ｛L:有效长度(m)｝

3)Em＝nBSω（交流发电机更大的感应电动势） ｛Em:感应电动势峰值｝

4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割） ｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝

2.磁通量Φ＝BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}

3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝

*4.自感电动势E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt｛L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大)，ΔI:变化电流，∆t:所用时间，ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)｝

注：(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定，楞次定律应用要点〔见第二册P173〕；(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化；(3)单位换算：1H＝103mH＝106μH。(4)其它相关内容：自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。

十四、交变电流（正弦式交变电流）

1.电压瞬时值e＝Emsinωt 电流瞬时值i＝Imsinωt；(ω＝2πf)

2.电动势峰值Em＝nBSω＝2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im＝Em/R总

3.正(余)弦式交变电流有效值：E＝Em/(2)1/2；U＝Um/(2)1/2 ；I＝Im/(2)1/2

4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系

U1/U2＝n1/n2； I1/I2＝n2/n2； P入＝P出

5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损´＝(P/U)2R；（P损´:输电线上损失的功率，P:输送电能的总功率，U:输送电压，R:输电线电阻）〔见第二册P198〕；

6.公式1、2、3、4中物理量及单位：ω:角频率(rad/s)；t:时间(s)；n:线圈匝数；B:磁感强度(T)；

S:线圈的面积(m2)；U输出)电压(V)；I:电流强度(A)；P:功率(W)。

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ansys命令流中文说明

VSBV, NV1, NV2, SEPO, KEEP1, KEEP2 — Subtracts volumes from volumes，用于2个solid相减操作，最终目的是要nv1-nv2=?通过后面的参数设置，可以得到很多种情况：sepo项是2个体的边界情况，当缺省的时候，是表示2个体相减后，其边界是公用的，当为sepo的时候，表示相减后，2个体有各自的独立边界。keep1与keep2是询问相减后，保留哪个体？当之一个为keep时，保留nv1,都缺省的时候，操作结果最终只有一个体，比如：v *** v,1,2,sepo,,keep,表示执行1-2的操作，结果是保留体2，体1被删除，还有一个1-2的结果体，现在一共是2个体（即1-2与2），且都各自有自己的边界。如v *** v,1,2,,keep,,则为1-2后，剩 *** 1和体1-2，且2个体在边界处公用。同理，将v换成a及l是对面和线进行减操作！

mp,lab, mat, co, c1,…….c4 定义材料号及特性 lab: 待定义的特性项目（ex,alpx,reft,prxy,nuxy,gxy,mu,dens） ex: 弹性模量 nuxy: 小泊松比 alpx: 热膨胀系数 reft: 参考温度 reft: 参考温度 prxy: 主泊松比 gxy: 剪切模量 mu: 摩擦系数 dens: 质量密度 mat: 材料编号（缺省为当前材料号） co: 材料特性值，或材料之特性，温度曲线中的常数项 c1-c4: 材料的特性-温度曲线中1次项，2次项，3次项，4次项的系数

定义DP材料： 首先要定义EX和泊松比：MP，EX，MAT，…… MP，NUXY，MAT，…… 定义DP材料单元表（这里不考虑温度）：TB，DP，MAT 进入单元表并编辑添加单元表：TBDATA，1，C TBDATA，2，ψ TBDATA，3，…… 如定义：EX=1E8，NUXY=0.3，C=27，ψ=45的命令如下： MP，EX，1，1E8 MP，NUXY，1，0.3 TB，DP，1 TBDATA，1，27 TBDATA，2，45这里要注意的是，在前处理的最初，要将角度单位转化到“度”，即命令：*afun,deg

VSEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP Type，是选择的方式，有选择（s）,补选（a），不选(u)，全选(all)、反选（inv）等,其余方式不常用 Item, Comp 是选取的原则以及下面的子项 如 volu 就是根据实体编号选择， loc 就是根据坐标选取，它的comp就可以是 实体的某方向坐标！ 其余还有 材料类型、实常数等 MIN, VMAX, VINC，这个就不必说了吧！ ,例：vsel,s,volu,,14 vsel,a,volu,,17,23,2 上面的命令选中了实体编号为 14，17，19，21，23的五个实体

VDELE, NV1, NV2, NINC, KSWP: 删除未分网格的体 nv1:初始体号 nv2:最终的体号 ninc:体号之间的间隔 kswp=0:只删除体 kswp=1:删除体及组成关键点,线面 如果nv1=all,则nv2,ninc不起作用

其后面常常跟着一条显示命令VPLO,或aplo,nplo,这个湿没有参数的命令，输入后直接回车，就可以显示刚刚选择了的体、面或节点，很实用的哦！

Nsel, type, item, comp, vmin, vmax, vinc, kabs 选择一组节点为下一步做准备 Type: S: 选择一组新节点（缺省） R: 在当前组中再选择 A: 再选一组附加于当前组 U: 在当前组中不选一部分 All: 恢复为选中所有 None: 全不选

Inve: 反向选择 Stat: 显示当前选择状态 Item: loc: 坐标 node: 节点号 Comp: 分量 Vmin,vmax,vinc: ITEM范围 Kabs: “0” 使用正负号 “1”仅用绝对值

下面是单元生死之一个载荷步中命令输入示例： !之一个载荷步 TIME,... !设定时间值（静力分析选项） NLGEOM,ON !打开大位移效果 NROPT,FULL !设定牛顿－拉夫森选项 ESTIF,... !设定非缺省缩减因子（可选） ESEL,... !选择在本载荷步中将不激活的单元 EKILL,... !不激活选择的单元 ESEL,S,LIVE !选择所有活动单元 NSLE,S !选择所有活动结点 NSEL,INVE !选择所有非活动结点（不与活动单元相连的结点） D,ALL,ALL,0 !约束所有不活动的结点自由度（可 选）

NSEL,ALL !选择所有结点 ESEL,ALL !选择所有单元 D,... !施加合适的约束 F,... !施加合适的活动结点自由度载荷 SF,... !施加合适的单元载荷 BF,... !施加合适的体载荷 SAVE SOLVE 请参阅TIME,NLGEOM,NROPT,ESTIF,ESEL,EKILL,NSLE,NSEL,D,F,SF和BF命令得到更详细的解释。 ? 后继载荷步 在后继载荷步中，用户可以随意杀死或重新激活单元。象上面提到的，要正确的施加和删除约束和结点载荷。 用下列命令杀死单元： Command:EKILL GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherKill Elements 用下列命令重新激活单元： Command: EALIVE GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherActivate Elem !第二个（或后继）载荷步： TIME,... ESEL,... EKILL,... !杀死选择的单元 ESEL,... EALIVE,... !重新激活选择的单元 ... FDELE,... !删除不活动自由度的结点载荷 D,... !约束不活动自由度

... F,... !在活动自由度上施加合适的结点载荷 DDELE,... !删除重新激活的自由度上的约束 SAVE SOLVE

u /grid, key key: “0” 或“off” 无 *** “1”或“on” xy *** “2”或“x” 只有x线 “3”或“y” 只有y线 u xvar, n n: “0”或“1” 将x轴作为时间轴 “n” 将x轴表示变量“n” “-1” ？ u /axlab, axis, lab 定义轴线的标志 axis: “x”或“y” lab: 标志，可长达30个字符 u plvar, nvar, nvar2, ……,nvar10 画出要显示的变量（作为纵坐标）

u rforce, nvar, node, item, comp, name 指定待存储的节点力数据 nvar: 变量号 node: 节点号 item comp F x, y.z M x, y,z name: 给此变量一个名称，8个字符 u add, ir, ia,ib,ic,name,--,--,facta, factb, factc

将ia,ib,ic变量相加赋给ir变量 ir, ia,ib,ic：变量号 name: 变量的名称

NGEN,ITIME,INC,NODE1,NODE2,NINC,DX,DY,DZ,SPACE 是一个节点复制命令, 它是将一组节点在现有坐标系统下复制到其它位置。 ITIME: 复制的次数，包含自己本身。 INC: 每次复制节点时节点号码的增加量。 NODE1,NODE2,NINC: 选取要复制的节点，即要对哪些节点进行复制。 DX,DY,DZ: 每次复制时在现有坐标系统下，几何位置的改变量。 SPACE:间距比,是最后一个尺寸和之一个尺寸的比值。

Fini(退出四大模块，回到BEGIN层) /cle (清空内存，开始新的计算) 1． 定义参数、数组，并赋值. 2． /prep7(进入前处理) 定义几何图形：关键点、线、面、体 定义几个所关心的节点，以备后处理时调用节点号。 设材料线弹性、非线性特性 设置单元类型及相应KEYOPT 设置实常数 设置网格划分，划分网格 根据需要耦合某些节点自由度 定义单元表 存盘 3．/solu 加边界条件 设置求解选项 定义载荷步 求解载荷步 4./post1（通用后处理） 5./post26 （时间历程后处理） 6.PLOTCONTROL菜单命令 7.参数化设计语言 8.理论手册 Fini(退出四大模块，回到BEGIN层) /cle (清空内存，开始新的计算) 1 定义参数、数组，并赋值. u dim, par, type, imax, jmax, kmax, var1, vae2, var3 定义数组 par: 数组名 type： array 数组，如同fortran,下标最小号为1，可以多达三维（缺省） char 字符串组（每个元素最多8个字符） table imax,jmax, kmax 各维的更大下标号 var1,var2,var3 各维变量名，缺省为row,column,plane(当type为table时) 2 /prep7(进入前处理) 2.1 定义几何图形：关键点、线、面、体 u csys,kcn kcn , 0 迪卡尔zuobiaosi 1 柱坐标 2 球 4 工作平面 5 柱坐标系（以Y轴为轴心） n 已定义的局部坐标系 u numstr, label, value 设置以下项目编号的开始 node elem kp line area volu 注意：vclear, aclear, lclear, kclear 将自动设置节点、单元开始号为更高号，这时 如需要自定义起始号，重发numstr u K, npt, x,y,z, 定义关键点 Npt：关键点号，如果赋0，则分配给最小号 u Kgen,itime,Np1,Np2,Ninc,Dx,Dy,Dz,kinc,noelem,imove Itime：拷贝份数 Np1,Np2,Ninc：所选关键点 Dx,Dy,Dz：偏移坐标 Kinc：每份之间节点号增量 noelem: “0” 如果附有节点及单元，则一起拷贝。 “1”不拷贝节点和单元 imove： “0” 生成拷贝 “1”移动原关键点至新位置，并保持号码，此时（itime,kinc,noelem）被忽略

注意：MAT,REAL,TYPE 将一起拷贝，不是当前的MAT,REAL,TYPE u A, P1, P2, ……… P18 由关键点生成面 u AL, L1,L2, ……,L10 由线生成面 面的法向由L1按右手法则决定，如果L1为负号，则反向。（线需在某一平面内坐标值固定的面内） u v *** a, nv, na, sep0,keep1,keep2 用面分体 u vdele, nv1, nv2, ninc, kswp 删除体 kswp: 0 只删除体 1 删除体及面、关键点（非公用） u vgen, itime, nv1, nv2, ninc, dx, dy, dz, kinc, noelem, imove 移动或拷贝体 itime: 份数 nv1, nv2, ninc：拷贝对象编号 dx, dy, dz ：位移增量 kinc: 对应关键点号增量 noelem,：0：同时拷贝节点及单元 1：不拷贝节点及单元 imove： 0：拷贝体 1：移动体 u cm, cname, entity 定义组元，将几何元素分组形成组元 cname: 由字母数字组成的组元名 entity: 组元的类型（volu, area, line, kp, elem, node） u cmgrp, aname, cname1, ……,cname8 将组元分组形成组元 *** aname: 组元集名称 cname1……cname8: 已定义的组元或组元集名称 u cmlist,name u cmdele,name u cmplot, label1 2.2 定义几个所关心的节点，以备后处理时调用节点号。 u n,node,x,y,z,thxy, thyz, thzx 根据坐标定义节点号 如果已有此节点，则原节点被重新定义，一般为更大节点号。 2.3 设材料线弹性、非线性特性 u mp,lab, mat, co, c1,…….c4 定义材料号及特性 lab: 待定义的特性项目（ex,alpx,reft,prxy,nuxy,gxy,mu,dens） ex: 弹性模量 nuxy: 小泊松比 alpx: 热膨胀系数 reft: 参考温度 reft: 参考温度 prxy: 主泊松比 gxy: 剪切模量 mu: 摩擦系数 dens: 质量密度 mat: 材料编号（缺省为当前材料号） co: 材料特性值，或材料之特性，温度曲线中的常数项 c1-c4: 材料的特性-温度曲线中1次项，2次项，3次项，4次项的系数 u Tb, lab, mat, ntemp,npts,tbopt,eosopt 定义非线性材料特性表 Lab: 材料特性表之种类 Bkin: 双线性随动强化 Biso: 双线性等向强化 Mkin: 多线性随动强化(最多5个点) Miso: 多线性等向强化（最多100个点） Dp: dp模型 Mat: 材料号 Ntemp: 数据的温度数 对于bkin: ntemp缺省为6 miso: ntemp缺省为1，最多20 biso: ntemp缺省为6，最多为6 dp: ntemp, npts, tbopt 全用不上 Npts: 对某一给定温度数据的点数 u T *** EMP,temp,kmod 为材料表定义温度值 temp: 温度值 kmod: 缺省为定义一个新温度值 如果是某一整数，则重新定义材料表中的温度值 注意：此命令一发生，则后面的TBDATA和TBPT均指此温度，应该按升序 若Kmod为crit, 且temp为空，则其后的tbdata数据为solid46,shell99,solid191中所述破坏准则 如果kmod为strain,且temp为空，则其后tbdata数据为mkin中特性。 u TBDATA, stloc, c1,c2,c3,c4,c5,c6 给当前数据表定义数据（配合tbtemp,及tb使用） stloc: 所要输入数据在数据表中的初始位置，缺省为上一次的位置加1 每重新发生一次tb或tbtemp命令上一次位置重设为1，

（发生tb后之一次用空闲此项，则c1赋给之一个常数） u tbpt, oper, x,y 在应力-应变曲线上定义一个点 oper: defi 定义一个点 dele 删除一个点 x,y：坐标 2.4 设置单元类型及相应KEYOPT u ET, itype, ename, kop1……kop6, inopr 设定当前单元类型 Itype：单元号 Ename：单元名设置实常数 u Keyopt, itype, knum, value itype: 已定义的单元类型号 knum: 单元的关键字号 value: 数值 注意：如果 ,则必须使用keyopt命令，否则也可在ET命令中输入