《高中物理电场强度》课件

高中物理电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，是高中物理的重要概念它与电场力密切相关，是理解电场力的基础作者课程目标理解电场概念掌握电场强度计算理解等电位线掌握电场的基本概念，了解电场强度、电运用公式计算电场强度，并能解决相关的了解等电位线的概念和性质，并能绘制简势等物理量实际问题单的等电位线图什么是电场电场是围绕带电物体周围空间的一种特殊形式，它是由带电物体产生的电场是一种无形的力场，对其他带电物体或带电粒子有力的作用电场可以用来解释带电物体之间的相互作用电场的大小和方向由电场强度决定，电场强度是指单位正电荷在电场中受到的力的大小和方向电场的概念无形的力力的作用力的方向电场是周围空间存在的无形的力场，它是电场可以对处于其中的电荷施加力，从而电场力的方向由电场的方向决定，而电场由电荷产生的导致电荷移动的方向由产生电场的电荷决定电场的特点无形但可感知方向性电场本身是看不见的，但它对带电粒子有力的作用，这使得电场的方向由正电荷产生的电场力方向决定，电场线的方向电场的存在可以被感知和测量表示电场的方向强度变化叠加性电场强度的大小随距离的变化而变化，靠近带电体的地方电多个电场叠加在一起，合电场强度等于各电场强度的矢量和场强度更大，远离带电体的地方电场强度减弱，这说明电场遵循叠加原理电场的作用力势能能量转换123电场对带电粒子施加力，导致粒子电场中，带电粒子拥有势能，根据电场可以将电能转化为其他形式的运动，产生电流位置和电场强度而变化能量，如机械能或热能电场的类型静电场动态电场静电场是由静止的电荷产生的静电场动态电场是由运动的电荷产生的动态是稳定的，不会随着时间的推移而变化电场会随着时间的推移而变化它通常它通常由静止的电荷或静止的电流产由变化的电流产生，例如在电磁波中生静电场的产生电荷1静止的电荷会产生电场，电荷周围的空间会发生变化电场2静止的电荷产生的电场被称为静电场，它是一个无形的力场相互作用3静电场的存在可以通过静电力的相互作用来感知静电场的性质

11.叠加性

22.非保守性多个点电荷产生的静电场可以叠加，即每个点电荷产生的静电场是非保守场，这意味着电荷在静电场中移动时，其电场强度可以独立计算，然后矢量叠加所做的功与路径有关

33.稳定性

44.力学性质静电场是稳定的，即电场强度和电势在时间上保持不变，静电场对带电粒子有力的作用，力的方向与电场方向一致不会随时间变化，大小与电荷量和电场强度成正比静电场的描述静电场是由静止电荷产生的电场它是电场的一种特殊形式，具有独特的性质静电场可以用电场线来描述电场线是假想的曲线，表示电场方向它从正电荷出发，指向负电荷，在电场中没有起点或终点电场强度的定义概念公式电场强度是描述电场强弱和方向的物理电场强度的大小等于单位正电荷在电场量，它是一个矢量，表示单位正电荷在中受到的力的大小，方向与正电荷所受电场中所受到的力的力的方向一致电场强度的计算点电荷的电场强度点电荷产生的电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比，方向沿径向指向正电荷或远离负电荷均匀带电球体的电场强度球体内部的电场强度为零，外部与点电荷产生的电场相同，方向指向球心均匀带电无限长直线的电场强度电场强度与距离成反比，方向垂直于直线指向远离正电荷的方向，或指向负电荷方向均匀带电无限大平板的电场强度平板内部的电场强度为零，外部的电场强度为常量，方向垂直于平板指向远离正电荷的方向，或指向负电荷方向电场强度的单位伏特每米牛顿每库仑电场强度的单位是伏特每米V/m电场强度也可以用牛顿每库仑N/C表示，它表示电场对单位电荷的作用力等电位线和等电位面等电位线是指电场中电势相等的点所连成的线等电位面是指电场中电势相等的点所构成的面等电位线和等电位面都是描述电场性质的重要概念等电位线和等电位面是相互垂直的等电位线和等电位面在电场中的应用非常广泛，例如，我们可以利用等电位线和等电位面来确定电场的形状和电场的强度等电位线的性质垂直于电场线不相交密集程度代表电场强度等电位线垂直于电场线，这是因为电场力等电位线互不相交，因为同一点不可能同等电位线越密集，表示该区域的电场强度做功与路径无关，沿着等电位线移动电荷时具有两个不同的电势越大密集程度反映了电场强度的变化趋，电场力不做功势电势差和电场强度电势差电场强度电势差是电场中两点之间电势的差值，表示电场力将单位正电荷电场强度是描述电场力的强弱和方向的物理量，定义为单位正电从一点移动到另一点所做的功荷在该点受到的电场力电势差与电场强度的关系负梯度关系1电场强度是电势的负梯度方向一致2电场强度方向指向电势降低的方向大小相等3电场强度的大小等于电势沿电场方向的变化率电势差和电场强度之间存在着密切的联系电势差是沿着电场方向移动单位正电荷所做的功，而电场强度则是单位正电荷在电场中受到的力这两个物理量之间可以通过一个公式联系起来E=-dV/dr，其中E是电场强度，V是电势，r是沿着电场方向的距离电场强度的应用粒子加速器高压输电静电除尘电场强度可以用来加速带电粒子，例如在在高压输电中，电场强度较高，可以有效静电除尘器利用电场强度将空气中的灰尘粒子加速器中降低输电线上的能量损耗颗粒吸附，实现空气净化电场强度的测量电场强度的测量是物理学中一项重要的实验技能通过测量电场强度，我们可以深入了解电场的作用和性质，并为电学研究和应用提供重要依据静电计测量静电计是测量电场强度的一种经典仪器，通过测量静电计指针的偏转角度来反映电场强度的大小1电场传感器2电场传感器是一种新型的测量仪器，可以将电场信号转化为电压信号，并通过仪表读取电场强度其他测量方法3除了静电计和电场传感器之外，还可以利用其他方法测量电场强度，例如利用带电小球在电场中的运动轨迹来确定电场强度的大小和方向不同的测量方法各有优劣，选择合适的测量方法取决于具体的测量环境和测量要求真空中的电场强度真空环境电荷的影响电场线真空环境中没有空气分子，电场强度只由电荷在真空中产生的电场强度不受介质的真空中的电场线是直线，从正电荷出发，电荷本身决定影响，只与电荷本身的性质和距离有关指向负电荷静电场中的位能概念计算静电场中的位能是指电荷在静电场中具位能可以用以下公式计算U=qφ，其有的势能它是电荷所处位置和电场强中q是电荷量，φ是电势度决定的电势是描述电场中某一点能量高低的物位能的大小表示电荷在电场中被电场力理量，单位为伏特V做功的能力静电场中的势能势能定义势能公式12电场中，电荷具有的势能是指电荷的势能可以用公式W=它在电场中所处的状态所决定qU来计算，其中W代表势能的能量，与该电荷在电场中的，q代表电荷量，U代表电势位置有关势能变化势能应用34电荷在电场中移动时，其势能静电场中的势能概念在电学中会发生变化，变化量等于电场有着广泛的应用，例如在电容力所做的功器、电场线等概念的理解中起着重要作用静电场的能量能量形式能量计算静电场中储存的能量以电势能的静电场的能量可以通过积分计算形式存在，与电场的强度和体积，它等于电场强度平方与体积的有关乘积能量释放当电场发生变化时，静电场会释放能量，例如放电现象电容器的概念电容器的工作原理当电容器两端施加电压时，电荷会从一个电极流向另一个电极，在电极之间形成电场什么是电容器电容器是一种能够存储电荷的电子元件，它由两个彼此绝缘的导体构成，称为电极电容器的电容量定义单位电容器的电容量表示它储存电荷的能力，用符号C表示电容越大电容的单位是法拉（F），1法拉表示电容器两极板之间加上1伏特，它储存的电荷越多的电压时，储存1库仑的电荷公式影响因素电容的大小取决于电容器的结构，如极板面积、极板间距和介电电容的大小还受到极板材料、温度等因素的影响在实际应用中常数，电容器的电容量通常是固定的电场强度与电容量电场强度影响电容与电场强度的关系12电容器内部的电场强度决定了电容器储存电荷的能力电容量与电场强度成正比，即电场强度越大，电容量就越大电荷与电容电容量的应用34电容器的电容量决定了电容器在给定电压下可以储存的电电容器的电容量在电子电路中起着重要作用，例如滤波、荷量储能和计时电容量的应用手机电脑汽车手机中电容器用作滤波器，使电路稳定电脑中电容器用作滤波器和储能器汽车中电容器用作储能器，启动引擎电容器的种类平行板电容器圆柱形电容器球形电容器可变电容器两个平行金属板构成，是常见由同轴的两个圆柱形导体构成由同心球壳构成，主要用于高通过改变极板间距离或介电常的电容器类型，常见于电缆等压电场研究数来调节电容量小结与思考电场强度定义电场强度计算电场强度应用电场强度是描述电场强弱和方向的物理量电场强度可以使用库仑定律计算，并可以电场强度在各种科学和工程领域中都有广用电势差和距离的关系计算泛的应用。