建立 2026-11-12
更新 2026-11-12
D. 場
主題 D「場」（Fields）用「場」的概念描述不接觸也能作用的力：質量產生重力場、電荷產生電場、電流產生磁場。D 主題的三種場共用同一套語言——場強度、場線、平方反比定律，以及 HL 的位能與電位——學會一種，其他兩種都可以類比。HL 另外要學電磁感應，也就是發電機與變壓器背後的原理。
本區子題
| 子題 |
重點 |
等級 |
| D.1 重力場 |
萬有引力定律、克卜勒定律、重力場強度；HL：重力位能與重力位、脫離速度、軌道能量 |
SL HL |
| D.2 電場與磁場 |
庫侖定律、電場、平行板、電流的磁場；HL：電位能與電位、等位面 |
SL HL |
| D.3 電磁場中的運動 |
帶電粒子在電場與磁場中的運動、磁力、平行導線間的力 |
SL HL |
| D.4 電磁感應 |
磁通量、法拉第定律、冷次定律、交流發電機 |
HL 專屬 |
重力場與電場的對照
| 性質 |
重力場 |
電場 |
| 來源 |
質量 \(M\) |
電荷 \(Q\) |
| 力的定律 |
\(F = G\dfrac{m_1m_2}{r^2}\) |
\(F = k\dfrac{q_1q_2}{r^2}\) |
| 場強度 |
\(g = \dfrac{F}{m} = \dfrac{GM}{r^2}\) |
\(E = \dfrac{F}{q} = \dfrac{kQ}{r^2}\) |
| 力的方向 |
只有吸引 |
同性相斥、異性相吸 |
| HL：位 |
\(V_g = -\dfrac{GM}{r}\) |
\(V_e = \dfrac{kQ}{r}\) |
學習建議
- D.1 與 D.2 對照學：兩者公式形式幾乎相同，最大差別是重力只會吸引。
- D.3 結合力學與場：電場中的帶電粒子像拋體運動，磁場中的帶電粒子做等速圓周運動，會用到 A.1 與 A.2 的觀念。
- D.4（HL）要先學好 D.2 與 D.3 的磁場部分。