《電場復(fù)習(xí)》課件

電場復(fù)習(xí)課程目標(biāo)理解電場基本概念掌握電場強度的定義、計算方法以及電場線的概念。學(xué)習(xí)電勢能和電勢理解電勢能和電勢的概念，并掌握其計算方法。掌握電場力做功和電容了解電場力做功的原理，并學(xué)習(xí)電容的概念和計算方法。電場基本概念1定義由電荷產(chǎn)生的空間，電荷在該空間中會受到力的作用。2電場力電荷在電場中受到的力，大小和方向都與電場強度有關(guān)。3電場強度描述電場強弱的物理量，單位為牛頓/庫侖。靜電場的定義靜電場由靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為靜電場電場力靜電場對放入其中的電荷的作用力稱為電場力庫倫定律描述庫倫定律描述了兩個點電荷之間的相互作用力。它指出，兩個點電荷之間的力與它們電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。公式F=k*q1*q2/r^2電場線和等勢面電場線是用來描述電場的工具。電場線的方向和電場強度的方向一致，且電場線越密集的地方，電場強度越大。電場線不會相交，也不會閉合。等勢面是指電場中電勢相等的點的集合。等勢面總是垂直于電場線。電勢差越大的地方，等勢面之間的距離越大。電荷的定義電荷是物質(zhì)的一種基本屬性，它決定了物質(zhì)在電場中的行為。正電荷會受到電場力的吸引，負電荷會受到電場力的排斥。電荷的單位是庫侖(C)，以法國物理學(xué)家查爾斯·奧古斯丁·庫侖命名。電荷單位單位符號庫侖C毫庫侖mC微庫侖μC點電荷場強1公式E=kQ/r22方向沿徑向指向正電荷，背離負電荷3特點場強與電荷量成正比，與距離平方成反比離子場強計算1計算公式E=kq/r22電荷量q為離子所帶電荷量3距離r為離子到場點的距離平板電荷場強1均勻電場平板電荷產(chǎn)生的電場在平板之間是均勻的，場強大小相等，方向相同。2場強公式平板電荷產(chǎn)生的電場強度可以通過公式E=σ/ε?計算，其中σ是平板的表面電荷密度，ε?是真空介電常數(shù)。3應(yīng)用平板電荷場強在電容器、靜電場分析等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。球形電荷場強均勻帶電球體球體內(nèi)部場強為零，外部場強與點電荷相同。非均勻帶電球體場強計算需要根據(jù)球體電荷分布情況進行積分求解。球形電荷場強公式E=kQ/r^2，其中k為庫侖常數(shù)，Q為球體電荷量，r為場點到球心距離。環(huán)形電荷場強1場強公式E=kQz/(z^2+R^2)^(3/2)2方向垂直于環(huán)面，指向環(huán)心3特殊情況z遠大于R時，近似為點電荷場強電場能量電勢能一個電荷在電場中具有的能量，取決于電荷的電量和電勢。電場能量密度電場中每單位體積所具有的能量，與電場強度的平方成正比。電場能量的應(yīng)用電場能量在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如電容器、電磁波和粒子加速器。電勢能定義電勢能是指電荷在電場中由于電場力作用而具有的能量。影響因素電荷的電勢能大小與電荷的電量和電場強度有關(guān)。參考點電勢能是相對值，需要選取一個參考點，通常選取無窮遠處。電勢定義電勢是指單位正電荷在電場中從某一點移動到參考點所做的功，反映電場能使電荷做功的性質(zhì)。單位電勢的單位是伏特（V），1伏特等于1焦耳/庫侖。特點電勢是標(biāo)量，有正負之分，電勢高的地方電場強度大，電勢低的地方電場強度小。靜電勢的計算1公式應(yīng)用利用電勢公式，結(jié)合已知條件進行計算，求解電勢值。2邊界條件考慮電場邊界條件，例如無窮遠處電勢為零等，以確保計算的準確性。3數(shù)值方法對于復(fù)雜電場，可以采用數(shù)值方法，例如有限元法，進行電勢計算。電場力作用力電場力是電場對帶電粒子的作用力，大小與電荷量和電場強度成正比，方向與電場方向相同或相反。方向電場力方向與電場方向相同，如果電荷為正，則電場力方向與電場方向相同；如果電荷為負，則電場力方向與電場方向相反。電場力做功定義電場力做功是指電場力對電荷所做的功。公式W=qU，其中W為電場力做功，q為電荷量，U為電勢差。特點電場力做功與路徑無關(guān)，只與電荷的初末位置有關(guān)。極化現(xiàn)象當(dāng)介質(zhì)處于電場中時，介質(zhì)內(nèi)部的電荷會發(fā)生重新分布，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)電極化，這個現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。極化現(xiàn)象會導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)極化電荷，從而影響電場的分布。極化電荷1定義當(dāng)介質(zhì)被置于電場中時，介質(zhì)內(nèi)部的電荷會重新分布，形成極化電荷。2類型極化電荷分為兩種：表面電荷和體電荷。3影響極化電荷的存在會影響電場的強度和方向。電感應(yīng)效應(yīng)帶電體的影響當(dāng)帶電體靠近一個導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子會受到靜電力作用而重新分布。感應(yīng)電荷靠近帶電體的導(dǎo)體表面會產(chǎn)生與帶電體極性相反的電荷，稱為感應(yīng)電荷。電容與電容器電容定義電容是衡量電容器儲存電荷能力的物理量，表示在一定電壓下，電容器儲存電荷的多少。電容器定義電容器是由兩個彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成，通常由金屬板或薄膜構(gòu)成，并被絕緣材料或真空隔開。電容單位法拉（F），1法拉等于1庫侖的電荷在1伏特的電勢差下儲存的電量。電容器的種類固定電容器電容量固定，一般由金屬薄片或金屬箔構(gòu)成?？勺冸娙萜麟娙萘靠梢哉{(diào)整，通常用于無線電接收機中。電解電容器電容量較大，常用于電源電路中。電容器的功能儲能電容器可以存儲電能，在需要時釋放能量。濾波電容器可以過濾掉電路中的交流信號，只允許直流信號通過。耦合電容器可以將電路中的信號傳遞到另一個電路。去耦電容器可以降低電路中的噪聲，使電路更穩(wěn)定。電容器容量計算公式電容器的容量C等于電容器兩極板間所帶電荷量Q與電壓U之比：C=Q/U。單位電容器容量的單位為法拉(F)，1F=1庫侖/伏特。實際應(yīng)用中，常用的單位有微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)。影響因素電容器容量的大小主要取決于兩極板的面積、極板之間的距離以及介質(zhì)的介電常數(shù)。電容器串并聯(lián)1串聯(lián)容量減小2并聯(lián)容量增大電場應(yīng)用案例電場在現(xiàn)實生活中有著廣泛的應(yīng)用，從日常生活中常見的電子產(chǎn)品到高科技領(lǐng)域的研究，電場無處不在。例如，靜電復(fù)印機利用靜電場來吸引墨粉，從而實現(xiàn)復(fù)印功能；電容式觸摸屏利用電場來識別手指觸摸的位置，從而實現(xiàn)觸控操作；雷達利用電磁波來探測目標(biāo)，電磁波就是一種電磁場。課程小結(jié)電場基本概念復(fù)習(xí)了電場的基本概念，包括電場強度、電勢能、電勢和電場力