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103學年上學期高二物理 黃信健

學年上學期高二物理 - web.phys.ntu.edu.tw · 課程表 2013/10/19 (九) 電磁學 8磁場 2013/11/02 (十) 電磁學 9電流與磁場 2013/11/16 (十一) 電磁學 10電磁感應

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103學年上學期高二物理

黃信健

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電磁學與光學

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課程表 日期 內容 內容

2014/10/04 (一) 電磁學 1 電荷

2014/10/18 (二) electromagnetism 1 電荷

2014/11/01 (三) 電磁學 2 電場

2014/11/15 (四) 電磁學 3 高斯定律

2014/11/29 (五) 電磁學 3 高斯定律

2014/12/13 (六) 電磁學 4 電位

2014/12/27 (七) 電磁學 5 電容

2015/01/10 (八) 電磁學 6 電流與電阻

2015/01/24 (九) 電磁學 7 電路

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1電荷 The Electric Interaction

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1電荷

What causes the “sparking” of a

wintergreen lifesaver?

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2 電場

• (electric field) (Lines of force)

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3 高斯定律 Gauss’ Law

•Flux enclosed charge

encq

AdE

0

0

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4點電荷的電位圖

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• E.S. for a uniform field, a point charge, and an electric dipole

等位面3例

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5 電容器

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6 I-V curves

conductor semiconductor

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7 Multiloop Circuits

The Junction rule: 流入接點之電流必等於流出者

(Kirchhoff’s junction/current rule)

231 iii

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課程表 2013/10/19 (九) 電磁學 8磁場

2013/11/02 (十) 電磁學 9電流與磁場

2013/11/16 (十一) 電磁學 10電磁感應

2013/11/30 (十二) 電磁學 11交流電路

2013/12/14 (十三) 電磁學 12磁姓

201312/28 (十四) 電磁學 13電磁波

2013/01/11 (十五) 光學 14幾何光學

2013/11/16 (十六) optics 15光學儀器

2013/11/30 (十七) 光學 16干涉

2013/12/14 (十八) 光學 16干涉

201312/28 (十九) 光學 17繞射

2013/01/11 (二十) 光學 17繞射

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8 磁場

How is an aurora so thin yet so tall and wide?

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10 電磁感應

How did the electric guitar revolutionize rock?

From acoustic to electric guitars

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11 Electromagnetic Oscillations and Alternating Current

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12 Magnetism of Matter 磁 性 Electromagnetic Waves 電磁波

How can a clay-walled kiln reveal Earth’s magnetic field of the past?

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14 反射、折射、干涉、繞射

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1電荷 Chapter Opening Puzzler- 5th Ed.

What causes the “sparking” of a

wintergreen lifesaver?

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Chapter Opening Puzzler- 8th Ed.

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1 電荷

1.1 電荷(electric charge)

1.2 庫倫定律 (Coulomb’s law )

1.3 靜電的應用

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1.1 電荷

•摩擦充電 •塑膠棒(負電荷)與毛皮(正電荷)

•玻璃棒(正電荷)與絲綢(負電荷)

•感應充電

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正電荷與負電荷

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感應充電

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The Electric Interaction

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Electric charge and the structure of matter

• The particles of the atom

are the negative electron,

the positive proton, and

the uncharged neutron.

• Protons and neutrons

make up the tiny dense

nucleus which is

surrounded by electrons

(see Figure 21.3 at the

right).

• The electric attraction

between protons and

electrons holds the atom

together.

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Atoms and ions • A neutral atom has the same number of protons as electrons.

• A positive ion is an atom with one or more electrons removed. A negative ion has gained one or more electrons.

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Conservation of charge

• The proton and electron have the same magnitude charge.

• The magnitude of charge of the electron or proton is a natural unit of charge. All observable charge is quantized in this unit.

• The universal principle of charge conservation states that the algebraic sum of all the electric charges in any closed system is constant.

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Conductors and insulators • A conductor permits the

easy movement of charge through it. An insulator does not.

• Most metals are good conductors, while most nonmetals are insulators. (See Figure 21.6 at the right.)

• Semiconductors are intermediate in their properties between good conductors and good insulators.

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Millikan’s Oil Drop Experiment

• Quarks: 3/2or 3/ = eeq

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Charge is quantized

• The electric charge (e) is discrete

(quantized)

• SI unit: coulomb (C), defined in term of ampere

Ce

nneq

19106.1

3,... 2, 1, = ,

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• The radioactive decay

• The annihilation process (對滅)

HeThU 4234238

ee

Charge is conserved

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• The pair production process (對生)

• The bubble (cloud) chamber

ee

Elementary Particles

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1.2 Coulomb’s Law

12 2 2

0 8.85 10 /

permitivity

C N m

229

0

2

21

/1099.84

1CmNk

r

qqkF

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Ex. 1-1 一庫倫負電荷含有多少電子

Ex. 1-2 氫原子內電子與質子之間電 力與重力之比

e18

191025.6

C/e101.6

1.00Coul

e

qN

39

47

211

2731

2

211

2

8

211

219

2

29

2

0

21

10

106.3103.5

1067.11011.91067.6

102.8103.5

1060.1109

4

pe

Pe

g

e

Peg

e

mGm

qKq

F

F

Nm

kgkg

kg

Nm

r

mGmF

Nm

C

C

mN

r

qqF

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Ex. 1-3 鐵(Fe26)原子核中,兩個相距一個原子核半徑的質子間之斥力

•R = 410-15m

•如此大之斥力,必須有更強的核力與之抗衡,方能維持原子核的穩定。

lbNm

C

C

mN

r

qqF PP

e 3~14104

1060.11099.8

4215

219

2

29

2

0

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1.3 靜電的應用

• Ink-Jet Printing

• Soil Decontamination

• Electroplating

• Electromagnetic Predators

• Electric Precipitator

• Xerography

• Laser Printer

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Ink-Jet Printing Electron in a uniform field

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An ink drop with kgm 10103.1

CQ 13105.1

mm64.02

,2

1

2

2

2

x

xy

y

mv

QELy

tvLtay

m

QE

m

Fa

N/C101.4E

m/s18 vcm,6.1L

6

x

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Soil Decontamination and

Electroplating

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Electromagnetic Predators

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電磁掠食者

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Electroplaques

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Electric Precipitator

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影印機

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The copying process

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Laser Printer

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