《书插图电和磁》课件

《书插图电和磁》课件本课件以图文并茂的形式，介绍了电和磁的基本知识和现象涵盖了电荷、电流、磁场、磁力等概念WD课程简介丰富多彩的插图实践应用互动学习本书配有大量精美插图，生动形象地展示了本课程注重实践应用，鼓励学生动手实验，课堂上，老师将采用生动的讲解和互动式教电和磁的现象，帮助学生更好地理解抽象的培养他们的科学探索精神和解决问题的能学，激发学生的学习兴趣，帮助他们掌握知物理概念力识电场的概念电场是周围空间的一种特殊状态，由静止或运动的电荷产生它是一种无形的场，可以通过对电荷施加力的方式表现出来静止的电荷产生静电场，而运动的电荷产生电磁场电场强度是描述电场强弱的物理量，用E表示，其方向为正电荷在该点所受力的方向电场强度的大小与电荷的电量和距离的平方成反比电场线电场线是一种用来描述电场方向和强度的工具电场线是虚拟的，从正电荷开始，结束于负电荷，或无限远处电场线越密集，代表电场越强电场线的性质如下•电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无限远处•电场线不相交•电场线的方向代表电场力的方向•电场线越密集，电场强度越强电场强度电场强度电场强度是用来描述电场强弱的物理量，用来描述电场对放入其中的电荷的作用力大小力的方向电场强度的大小与电场力的大小成正比，方向与电场力方向一致矢量电场强度是一个矢量，因为它既有大小，也有方向静电静电积累1当物体表面积累多余的电荷时，就会发生静电现象摩擦起电2摩擦可以将电子从一个物体转移到另一个物体，从而使它们带电静电现象的例子3日常生活中常见的静电现象包括梳头发时头发的静电、冬天穿毛衣时产生的静电火花等静电定律静电平衡电荷守恒当物体上电荷分布稳定且不再移动时，物体处于静电平衡状态在一个孤立系统中，电荷的总量保持不变，即电荷既不会凭空产生，也不会凭空消失静电平衡状态下，物体内部电场强度为零，物体表面电场线垂直电荷守恒定律是电磁学中最基本定律之一，它解释了电荷之间的于表面相互作用规律库仑定律库仑定律描述了两个点电荷之间的静电力静电力与电荷量成正比，与距离的平方成反比公式:F=kq1q2/r2F静电力k库仑常数q1,q2电荷量r距离电势能定义影响因素电势能是指电荷在电场中由于电场力而具有的能量电势能的大小取决于电荷的电量和电场中该点的位置，也取决于电场本身的强度和分布情况单位应用电势能的单位是焦耳J电势能的概念在电学中有着广泛的应用，例如，解释电荷的运动、电场中电荷的能量变化等电势电势是描述电场中某一点能量高低的物理量电势的大小与参考点的选择有关电势的单位是伏特V等电位面定义特征12等电位面是指电场中电势相等等电位面上任意两点之间不存的点所组成的面在电势差，因此电场线与等电位面垂直应用示例34等电位面的概念在电场分析和例如，在平行板电容器中，两电气设备的设计中发挥着重要极板之间的电场线垂直于极作用板，而等电位面平行于极板电容电容是衡量电容器储存电荷能力的物理量它表示在给定电压下，电容器可以储存多少电荷电容的单位是法拉（F），1法拉等于1库仑电荷在1伏电压下的储能能力电容器电容器是储存电荷的元件它由两个导体组成，这两个导体被绝缘材料隔开电容器可以储存电荷，并释放电荷，这使得它在电路中发挥着重要的作用1000uF100nF10pF电场能量电场储存能量它可以用来存储和释放能量，例如在电容器中电场能的大小取决于电场强度和电场体积磁场的概念磁力磁场方向磁场强度磁场是由磁性物质或运动电荷产生的，它们磁场的方向由磁感线表示，磁感线的切线方磁场强度是用来描述磁场强弱程度的物理会对其他磁性物质或运动电荷产生力向代表该点磁场的方向量，它的大小和方向都具有物理意义磁感线磁感线是用来描述磁场的工具，它表示磁场的方向磁感线是假想的曲线，在磁场中，任何一点的磁场方向都与该点磁感线的切线方向一致磁感线的特点描述不封闭从N极发出，回到S极不相交任何一点的磁场方向唯一疏密表示强弱磁感线密集的地方，磁场强度大磁场强度定义1磁场强度是描述磁场强弱和方向的物理量单位2磁场强度的单位为安培/米A/m方向3磁场强度的方向与磁感应强度方向一致磁场强度是与磁场源电流有关的物理量，表示磁场对电流的作用力大小磁场强度的概念与磁感应强度紧密相连，二者相互关联，共同描述磁场的性质安培环路定律环路积分包含电流

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22.环路积分是磁场强度沿着闭合环路所包围的电流总量为穿过路径的线积分环路的电流的代数和磁场强度重要意义

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44.环路积分等于包围电流的总量安培环路定律是计算磁场的重乘以一个常数要工具，用于分析电磁现象电流对磁场的作用安培力电流会产生磁场，当电流处于外部磁场中时，电流会受到磁力的作用安培力的大小与电流强度、磁场强度和导体长度成正比洛伦兹力力的大小1由电荷量、磁场强度和速度决定力的方向2由右手定则判断力的作用3改变带电粒子的运动轨迹洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力它是一个基本力，在许多物理现象中发挥着重要作用，例如电磁感应、带电粒子在磁场中的运动等洛伦兹力的大小和方向都与磁场强度、电荷量以及电荷的速度有关电磁感应现象磁通量变化感应电流方向当穿过闭合电路的磁通量发生变感应电流的方向总是阻碍引起它化时，就会产生感应电流的磁通量变化，即楞次定律应用电磁感应现象广泛应用于发电机、电动机、变压器等电力设备电磁感应定律法拉第定律楞次定律应用变化的磁场产生电场，从而导致感应电流的感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通变•发电机产生化•变压器自感和互感自感互感电流变化时，线圈本身产生的磁场会当一个线圈中的电流发生变化时，会影响自身电流的变化在另一个线圈中感应出电动势自感自感是指线圈本身电流变化时，线圈本身产生的磁通量变化也会在其本身线圈中产生感应电动势的现象自感系数越大，线圈感应电动势越强，阻碍电流变化的能力越强自感现象在电子电路中有着广泛应用，例如，电感器可以用于滤波、能量存储、振荡电路等变压器结构工作原理应用类型变压器由铁芯、线圈、绝缘材变压器利用电磁感应原理，通变压器是电力系统中必不可少变压器按用途可分为电力变压料等组成铁芯通常由硅钢片过改变线圈匝数比来改变电压的设备，用于升压或降压，以器、电子变压器等叠制而成，绕制在铁芯上的线和电流适应不同电压等级的需要圈称为绕组涡流与涡流损耗涡流的概念当导体在变化的磁场中运动时，导体内会产生闭合的感应电流，这些电流称为涡流涡流的影响涡流会导致能量损耗，即涡流损耗它会降低设备效率，产生热量，甚至可能造成设备损坏涡流的应用涡流在一些应用中是有用的，比如电磁炉、金属探测器和电磁制动器，利用其热效应或磁场效应减小涡流损耗可以通过使用薄导体层或增加导体的电阻率来减小涡流损耗，从而提高设备的效率电机的原理电磁力能量转换电机利用电流产生的磁场与永久磁铁之间的相互作用力，产生旋转运电机将电能转换为机械能，将电能驱动线圈运动，机械能通过轴输出动电流通过线圈时，会产生磁场，并与磁铁的磁场相互作用，从而产生力根据磁场方向、电流方向以及磁场与电流的相互作用力，可以确定电机矩，推动电机转动的旋转方向电磁波的产生振荡电场相互感应12振荡电场会产生变化的磁场，反之亦然电场和磁场相互垂直，以波的形式传播传播速度电磁辐射34电磁波在真空中传播速度为光速，约为3×10⁸米/秒加速运动的电荷会发射电磁波，形成电磁辐射电磁波的特性横波性质速度恒定电磁波的电场和磁场相互垂直，在真空中，电磁波以光速传播，且垂直于传播方向，因此它们是速度为每秒约30万公里，即横波299,792,458米/秒波长和频率的关系能量传递电磁波的波长和频率成反比，即电磁波可以携带能量，能量的大波长越长，频率越低；波长越小与频率成正比，即频率越高，短，频率越高能量越大电磁波的应用电磁波在现代社会中有着广泛的应用无线电、电视、手机、卫星通信、雷达、医疗诊断等领域都离不开电磁波。