中職物理課件：501第一節(jié) 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度

第一節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度主講人：張明明山東省滕州市中等職業(yè)教育中心學(xué)校架得高的電線與架得低的電線有什么區(qū)別呢？主要內(nèi)容電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度12電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)34靜電的危害及防護(hù)方法501PART01電場(chǎng)一、電場(chǎng)電荷分為正電荷和負(fù)電荷兩種，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。在初中我們已經(jīng)學(xué)過，經(jīng)過摩擦的物體，如塑料筆桿、玻璃棒等，能夠吸引輕小物體，我們就說這些摩擦過的物體帶了電荷。孤立物體攜帶的電荷很快會(huì)達(dá)到一種相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，因此被稱為靜電。一、電場(chǎng)

電荷的多少稱為電荷量，常用

Q或

q表示，它的國(guó)際單位制單位是

C（庫(kù)）。通常，正電荷用正數(shù)表示，負(fù)電荷用負(fù)數(shù)表示。

【觀察與體驗(yàn)】

觀察帶電體之間的相互作用一、電場(chǎng)在如右圖所示的鐵架臺(tái)的橫桿上，用棉線拴著兩個(gè)小箔筒。用與絲綢摩擦過的玻璃棒和與毛皮摩擦過的橡膠棒分別讓兩個(gè)小箔筒帶上電荷。觀察兩個(gè)帶電體之間的相互作用。

【思考與討論】

與同學(xué)討論，兩個(gè)帶電體之間是通過

發(fā)生相互作用的。一、電場(chǎng)例如，電荷A對(duì)電荷B的作用，實(shí)際上是電荷A的電場(chǎng)對(duì)電荷B的作用；電荷B對(duì)電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B的電場(chǎng)對(duì)電荷A的作用。經(jīng)過長(zhǎng)期的科學(xué)研究，人們認(rèn)識(shí)到：電荷之間的相互作用是通過一種特殊物質(zhì)發(fā)生的。這種存在于電荷周圍看不見、摸不著，但可測(cè)量的特殊形態(tài)的物質(zhì)，稱為電場(chǎng)。只要電荷存在，電荷的周圍就存在著電場(chǎng)。電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力稱為電場(chǎng)力。

【應(yīng)用與拓展】

靜電噴涂一、電場(chǎng)

靜電噴涂是使被霧化的涂料微粒帶上負(fù)電荷，使待涂工件帶上正電荷，涂料微粒在高壓電場(chǎng)作用下，被吸附到待涂工件表面的涂裝方法。與傳統(tǒng)的噴漆工藝相比，靜電噴涂具有對(duì)環(huán)境污染小、涂料利用率高、涂飾質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。從大型的鐵路客車、汽車、拖拉機(jī)，到小型的工件、玩具以及家用電器等，都可采用靜電噴涂技術(shù)。一、電場(chǎng)到了宋代，有人用孔雀毛扎成的翠羽掃帚清掃一些物品碎屑等，清掃效果特別好。我國(guó)早在西漢時(shí)期就發(fā)現(xiàn)摩擦過的玳瑁具有吸引輕小物體的性質(zhì)，后來還將這一性質(zhì)用來辨別琥珀的真假。西晉時(shí)期人們還發(fā)現(xiàn)了梳子與絲綢摩擦起電引起的放電及發(fā)聲的現(xiàn)象。我國(guó)古代對(duì)靜電的研究和應(yīng)用，豐富了人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)。02PART01電場(chǎng)強(qiáng)度為了分析電場(chǎng)的力的性質(zhì)，需要引入一種物理模型——檢驗(yàn)電荷，代表一種體積和電荷量都非常小的電荷。電場(chǎng)既然對(duì)放入其中的電荷都有力的作用，那么它有什么規(guī)律呢？下面我們就結(jié)合實(shí)驗(yàn)，來分析電場(chǎng)的力的性質(zhì)。二、電場(chǎng)強(qiáng)度

【觀察與體驗(yàn)】

觀察電荷在電場(chǎng)中不同位置的受力情況二、電場(chǎng)強(qiáng)度

在

A點(diǎn)放置一個(gè)金屬球，觀察拴著小箔筒的棉線分別掛在B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)時(shí)偏離豎直位置的角度。

【思考與討論】

此現(xiàn)象說明在電場(chǎng)中的不同位置，電場(chǎng)的強(qiáng)弱程度如何？

科學(xué)家們通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將不同的檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不同的檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力不同，例如，將一個(gè)電荷量為

q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，受到的電場(chǎng)力為

F；如果將電荷量為

2q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，則受到的電場(chǎng)力為

2F；而將電荷量為

3q的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，受到的電場(chǎng)力為

3F……但是檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷的電荷量的比值是一個(gè)不變的常數(shù)。

如何定量地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？二、電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度的國(guó)際單位制單位是

N/C（牛每庫(kù)）。

二、電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度的大小反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱：電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值大的地方說明電場(chǎng)強(qiáng)，數(shù)值小的地方說明電場(chǎng)弱。

電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。二、電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度反映的是電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)，電場(chǎng)中每一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都是固定的，與放入的檢驗(yàn)電荷及受力大小無關(guān)。

【觀察與體驗(yàn)】

觀察火花放電現(xiàn)象二、電場(chǎng)強(qiáng)度

轉(zhuǎn)動(dòng)起電機(jī)的搖柄，會(huì)使兩個(gè)金屬小球帶上等量異種電荷。先調(diào)節(jié)兩個(gè)絕緣柄，使兩個(gè)放電球相距

10cm以上。然后將起電機(jī)的搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)

5圈，使兩個(gè)金屬球帶上電荷。再調(diào)節(jié)兩個(gè)絕緣柄，使兩個(gè)放電球慢慢靠近，注意觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

【思考與討論】

與同學(xué)討論，產(chǎn)生放電現(xiàn)象的條件是什么？通常情況下，空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場(chǎng)強(qiáng)度特別大，空氣分子中的正、負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場(chǎng)力，有可能被“撕”開，這種現(xiàn)象稱為空氣的電離。電離后的空氣中有了可以自由移動(dòng)的電荷，因此可以導(dǎo)電，這就是火花放電現(xiàn)象。二、電場(chǎng)強(qiáng)度大自然中最常見的火花放電現(xiàn)象就是閃電，生活中常用的燃?xì)庠詈碗娮哟蚧饳C(jī)的點(diǎn)火裝置利用的也是這一原理。

一般情況下，電線的電壓越高，離地面或其他接地物體越近，其間的電場(chǎng)強(qiáng)度越大。因此，我國(guó)《電力設(shè)施保護(hù)條例》第五條規(guī)定，為了保障人民生命安全和架空電力線路的安全運(yùn)行，架空電力線路導(dǎo)線與地面間的最小垂直距離不應(yīng)小于下列數(shù)值：低壓線路（380V）通過居民區(qū)不小于6米；中壓線路（6~10kV）通過居民區(qū)不小于6.5米；高壓線路（35~110kV）通過居民區(qū)不小于7米；高壓線路（154~220kV）線路通過居民區(qū)不小于7.5米；超高壓線路（330kV）通過居民區(qū)不小于8.5米。

二、電場(chǎng)強(qiáng)度

我們要杜絕在架空電力線路附近攀爬、玩耍、釣魚、放風(fēng)箏、搬運(yùn)超高物品等行為，防止發(fā)生因放電而危害生命健康的現(xiàn)象。

【行為與責(zé)任】二、電場(chǎng)強(qiáng)度03PART01電場(chǎng)線為了形象地描繪電場(chǎng)在空間的分布，英國(guó)物理學(xué)家法拉第（右圖）提出了用電場(chǎng)線表示電場(chǎng)的方法。三、電場(chǎng)線把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，放入電場(chǎng)中，這些微屑就按照電場(chǎng)強(qiáng)度的方向排列成規(guī)則的曲線，模擬出靜電荷周圍電場(chǎng)線的分布情景，如右圖所示。三、電場(chǎng)線因此，我們可以在電場(chǎng)中畫出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)處跟箭頭指向一致的切線方向，都和該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同，如下圖所示。這些曲線就稱為電場(chǎng)線。三、電場(chǎng)線右圖所示是單個(gè)電荷的電場(chǎng)線分布示意圖。三、電場(chǎng)線右圖所示是兩個(gè)等量電荷的電場(chǎng)線分布示意圖。三、電場(chǎng)線

【思考與討論】

與同學(xué)討論，通過觀察以上幾種電場(chǎng)線的分布情況，可以歸納出電場(chǎng)線的特點(diǎn)有哪些？

電場(chǎng)線的特點(diǎn)：電場(chǎng)線始于正電荷（或無限遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或無限遠(yuǎn)處），不閉合，不相交。電場(chǎng)強(qiáng)處電場(chǎng)線密，電場(chǎng)弱處電場(chǎng)線疏。三、電場(chǎng)線04PART01勻強(qiáng)電場(chǎng)兩塊面積相等、互相正對(duì)、彼此平行而又靠近的金屬板，分別帶上等量異種電荷，就可認(rèn)為在兩板間形成了勻強(qiáng)電場(chǎng)（兩板邊緣附近除外，參見右圖）。

在電場(chǎng)的某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)就稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)。四、勻強(qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是疏密均勻、互相平行的直線，如右圖所示。目前，靜電已被應(yīng)用到電力、機(jī)械、輕工、紡織、航空航天以及高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如靜電復(fù)印、靜電植絨、靜電噴涂、靜電除塵、靜電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。但是，如果不注意，靜電也可能給我們帶來很多危害。四、勻強(qiáng)電場(chǎng)05PART01靜電的危害及防護(hù)方法印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維帶上靜電，會(huì)吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降。印刷廠里，若紙張帶上靜電，會(huì)使紙張粘在一起，給印刷帶來麻煩。在干燥的環(huán)境下，兩種不同種類的材料相互摩擦，一般都會(huì)產(chǎn)生靜電。五、靜電的危害及防護(hù)方法在制藥生產(chǎn)中，由于靜電吸引塵埃，會(huì)使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度。靜電對(duì)精密、靈敏的電子設(shè)備頗有影響，放電甚至可以擊穿電子器件，毀壞電子儀器。飛機(jī)與空氣摩擦而帶的靜電如果在著陸過程中沒有被導(dǎo)走，地勤人員接近機(jī)身時(shí)，人與飛機(jī)間會(huì)產(chǎn)生放電，嚴(yán)重時(shí)能將人擊倒。在地毯上行走的人，如果帶的靜電足夠多，當(dāng)人伸手去觸碰金屬物體時(shí)，手與金屬間會(huì)產(chǎn)生放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人痙攣。五、靜電的危害及防護(hù)方法靜電甚至?xí)a(chǎn)生火花放電，點(diǎn)燃易燃物質(zhì)，引起爆炸。專門用來裝汽油或柴油等液體燃料的卡車，在灌油、運(yùn)輸過程中，燃油與油罐摩擦而產(chǎn)生的靜電如果沒有被及時(shí)導(dǎo)走，積累到一定程度會(huì)產(chǎn)生火花放電，引起爆炸。防止靜電危害的基本方法就是盡快將產(chǎn)生