物理选修3 1教学课件

物理选修电场基础教学课件3-1第一章电场的概念与性质什么是电场？空间性质电荷周围存在的一种特殊物理场，它是空间中每一点都具有特定性质的区域作用媒介电场是电荷间相互作用的载体，通过电场实现电荷之间的力的传递电场的本质电荷源场的传播力的作用所有电场都由电荷产生，电荷是电场的根源电场以光速传播，是电荷间相互作用的媒介通过电场力实现远距离作用，无需直接接触电场的表示方法电场线的基本规则电场线起于正电荷，终于负电荷•电场线不相交，不闭合•电场线的疏密表示电场强度大小•电场线上任意点的切线方向表示该点电场强度方向•正负电荷的电场线分布电场强度的定义123定义式单位物理意义牛顿库仑E=F/q/N/C电场强度等于单位正电荷在该点所受的电场也可写成伏特米，两个单位等价/V/m力电场强度的矢量性质方向规定电场强度的方向规定为正试探电荷在该点所受电场力的方向这是一个约定，但保证了电场强度方向的唯一性大小含义电场强度的大小表示单位正电荷在该点受到电场力的大小，反映了电场的强弱程度典型例题解析点电荷产生的电场强度010203库仑定律电场强度定义最终公式F=k|Q||q|/r²，其中k=

9.0×10⁹N·m²/C²E=F/q=k|Q||q|/r²q=k|Q|/r²E=k|Q|/r²电场强度叠加原理叠加原理的表述多个点电荷同时存在时，空间任意一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和₁₂₃E=E+E+E+...计算步骤分别计算每个点电荷在该点的电场强度大小和方向

1.建立适当的坐标系，将各电场强度分解为分量

2.分别求出各方向上的分量之和

3.双电荷系统的电场叠加第二章均匀电场的定义与特点场强均匀典型实例简化计算电场强度的大小和方向在空间中处处平行板电容器间的电场是最常见的均相同，是理想化的电场模型匀电场，在实际应用中具有重要价值均匀电场的电场线电场线特征平行且等间距的直线•方向从正极板指向负极板•线密度处处相等•不会发生弯曲或交叉•均匀电场的电场线分布规律反映了电场强度的均匀性，这种分布只有在理想化条件下才能实现电势差与电场强度关系基本关系式物理含义电势差表示电荷在电场中移动时电势能的变化，与电场强度和位移距离U=Ed成正比其中为电势差，为电场强度，为沿电场方向的距离U Ed这个关系只在均匀电场中成立，为我们提供了计算电场强度的另一种方法E=U/d典型实验演示平行板电容器实验通过改变极板间距离和电压，我们可以直观地观察到电场强度的变化实验中使用电场强度计或带电小球来测量不同位置的电场强度实验现象极板间中央区域电场强度基本恒定•边缘处会出现电场的不均匀性（边缘效应）•电场强度与极板间电压成正比，与距离成反比•电场力对带电粒子的作用受力分析轨迹特点，电场力与电荷量和电场强度成正比初速度为零时做直线运动，有初速度时轨迹取决于初速度方向F=qE123运动规律，加速度恒定，做匀加速直线运动a=qE/m带电粒子在均匀电场中的运动类似于重力场中物体的运动，可以用类似的运动学方程来描述典型例题带电粒子在均匀电场中的运动问题类型分析直线运动抛物线运动一般情况初速度为零或与电场方向平行时，粒子做匀初速度与电场方向垂直时，粒子做类似平抛初速度与电场方向成任意角度时，运动轨迹加速直线运动运动的抛物线运动为抛物线第三章电场能与电势能电场能的概念电场能的本质电荷在电场中具有的势能，它是由于电荷在电场中的位置而具有的能量电场能是一种位置势能，类似于重力势能能量守恒在纯电场作用下，电荷的动能和电势能之间可以相互转化，总机械能守恒电势能与电势010203电势能定义电势定义物理意义电荷在电场中某点的电势能，等于将该电荷电场中某点的电势，表示单位正电荷电势是描述电场本身性质的物理量，与试探电荷q Epφ=Ep/q从该点移到无穷远处电场力所做的功在该点的电势能无关，单位为伏特V电势的计算点电荷的电势公式V=kQ/r公式说明电势叠加原理•k=

9.0×10⁹N·m²/C²静电力常量多个点电荷产生的电势等于各点电荷单独产生电势的代数和为产生电场的点电荷•Q₁₂₃V=V+V+V+...为距离点电荷的距离•r注意电势是标量，叠加时只考虑大小和正负，不考虑方向以无穷远处电势为零作参考•电势与电场强度的关系微分关系方向关系积分关系电场强度方向指向电势降低最快的方向电势差，沿电场线积分E=-dV/dx UAB=∫E·dl电场强度等于电势梯度的负值这种关系揭示了电场强度和电势之间的内在联系，它们是描述电场的两个不同角度典型例题计算点电荷系统的电势解题步骤示例确定电荷分布明确各点电荷的位置、电荷量和符号选择参考点通常选择无穷远处或系统的某个特殊点为电势零点分别计算利用分别计算各点电荷在目标点产生的电势V=kQ/r代数相加将各项电势进行代数相加，注意正负号第四章电场的应用与拓展电场在生活中的应用静电除尘器电子显微镜静电复印机利用强电场使尘埃颗粒带电，然后在电场力作用利用电场加速和聚焦电子束，获得比光学显微镜利用静电原理将图像转移到纸上，是办公自动化下被收集，广泛应用于工业废气处理和空气净化高得多的分辨率，是现代科研的重要工具设备的核心技术之一电场与电磁学的联系电场与磁场的统一电场和磁场是电磁场的两个方面，它们可以相互转化变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这就是电磁感应的基础电磁波的产生振荡的电场和磁场相互激发，形成电磁波这种波动可以在真空中传播，传播速度等于光速课堂小结电场基本概念电场强度电场的定义、性质和表示方法，电场线的画法定义、计算公式、矢量性质和叠加原理和意义电势与电势能均匀电场概念、计算方法和与电场强度的关系特点、电场线分布和在技术中的应用通过本章学习，我们建立了完整的电场理论体系，为进一步学习电磁学奠定了基础课后思考题实验设计运动分析应用探究设计一个实验验证电场强度叠加原理要求分析带电粒子在非均匀电场中的运动轨迹研究静电除尘器的工作原理，分析其中涉及选择合适的电荷配置，确定测量点，说明实考虑电场强度随位置变化时，粒子运动规的电场理论知识，并提出改进方案以提高除验步骤和数据处理方法律有何特点？能量如何转化？尘效率谢谢聆听！欢迎提问与讨论电场理论博大精深，希望通过今天的学习，大家对电场有了更深入的理解欢迎同学们提出问题，让我们一起探讨电场的奥秘！有什么疑问欢迎随时提出课后习题解答时间下节课将学习电容器相关内容。