《恒定電場》課件

恒定電場歡迎來到恒定電場的深入探討。本課程將帶領(lǐng)您深入了解電場的本質(zhì)、特性及其在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用。課程目標(biāo)理解基本概念掌握電場、電勢等關(guān)鍵概念。分析電場特性學(xué)習(xí)計算不同情況下的電場強度和電勢。應(yīng)用實際問題探討電容器、電介質(zhì)等在工程中的應(yīng)用。1.1電場的概念定義電場是由靜止電荷在周圍空間產(chǎn)生的力場。特性電場具有方向性和強度，能對其他電荷施加力。1.2靜電定律1庫侖定律描述兩個點電荷之間的相互作用力。2高斯定律關(guān)于電場通量與電荷量的關(guān)系。3疊加原理多個電荷產(chǎn)生的電場可以疊加。1.3電場強度定義單位正電荷所受到的電場力。單位牛頓/庫侖(N/C)。計算E=F/q，其中F為力，q為電荷量。1.4電場線方向指向電場力的方向。密度表示電場強度的大小。形狀反映電場的空間分布。1.5電勢1定義單位電荷從無窮遠(yuǎn)移動到某點所做的功。2單位伏特(V)。3計算V=W/q，W為功，q為電荷量。1.6等電位面概念電勢相等的點構(gòu)成的面。特點與電場線垂直。應(yīng)用用于分析電場結(jié)構(gòu)。2.1點電荷的電場1/r2強度衰減電場強度與距離平方成反比。4π球?qū)ΨQ電場呈現(xiàn)球?qū)ΨQ分布?！拮饔梅秶碚撋涎由熘翢o窮遠(yuǎn)。2.2連續(xù)電荷分布的電場1線電荷沿直線分布的電荷。2面電荷在平面上均勻分布的電荷。3體電荷在空間體積內(nèi)分布的電荷。2.3電場強度的求解1確定電荷分布分析電荷的空間分布情況。2選擇適當(dāng)方法根據(jù)對稱性選擇高斯定律或疊加原理。3數(shù)學(xué)計算利用積分或微分方程求解。3.1導(dǎo)體內(nèi)部電場1靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部電場為零。2電荷分布自由電子移動至表面。3等勢體導(dǎo)體內(nèi)部電勢處處相等。3.2導(dǎo)體表面電場方向電場線垂直于導(dǎo)體表面。強度與表面電荷密度成正比。3.3導(dǎo)體內(nèi)部電勢均勻性導(dǎo)體內(nèi)部電勢處處相等。表面特性導(dǎo)體表面是等電位面。屏蔽效應(yīng)導(dǎo)體可屏蔽外部電場。4.1電容概念定義儲存電荷的能力。單位法拉(F)。計算C=Q/V，Q為電荷量，V為電壓。4.2電容器的充電與放電1充電過程電荷在極板上積累，電壓逐漸上升。2充滿狀態(tài)達(dá)到最大電壓，電流為零。3放電過程電荷流失，電壓逐漸下降。4.3電容器的串并聯(lián)串聯(lián)總電容減小，1/C總=1/C1+1/C2+...并聯(lián)總電容增大，C總=C1+C2+...4.4電容的應(yīng)用5.1電介質(zhì)的極化分子重排電介質(zhì)分子在外電場作用下重新排列。極化電荷表面出現(xiàn)束縛電荷。電場減弱內(nèi)部電場強度減小。5.2電介質(zhì)電容ε介電常數(shù)表示電介質(zhì)對電容的影響。C'新電容C'=εC，C為真空中的電容。E'內(nèi)部電場E'=E/ε，E為無電介質(zhì)時的電場強度。5.3電介質(zhì)的擊穿1擊穿電壓電介質(zhì)失去絕緣性的臨界電壓。2影響因素介質(zhì)類型、厚度、溫度等。3防護(hù)措施選用合適材料，控制工作電壓。6.1電流和電荷流電流定義單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流密度單位面積上的電流大小。6.2電阻定律歐姆定律I=V/R，電流與電壓成正比，與電阻成反比。焦耳定律P=I2R，電功率與電流平方和電阻成正比?；鶢柣舴蚨擅枋鰪?fù)雜電路中電流和電壓的分布規(guī)律。6.3電阻的應(yīng)用熱敏電阻用于溫度測量和控制。光敏電阻用于光照強度檢測?？勺冸娮栌糜谡{(diào)節(jié)電流大小。6.4電功和電能1電功W=UIt，單位為焦耳(J)。2電能E=Pt，常用單位為千瓦時(kWh)。3功率P=UI=I2R，單位為瓦特(W)。6.5電源的內(nèi)阻1概念電源內(nèi)部的等效電阻。2影響導(dǎo)致輸出電壓隨負(fù)載變化。3測量通過開路電壓和短路電流確定。綜合回顧