高中物理靜電場電場強(qiáng)度新人教版選修3-1

高中物理靜電場電場強(qiáng)度新人教版選修3-1靜電場基本概念電場強(qiáng)度定義及計(jì)算電場強(qiáng)度矢量性質(zhì)分析勻強(qiáng)電場中相關(guān)問題探討靜電場在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用總結(jié)回顧與拓展延伸目錄01靜電場基本概念

電荷與電場電荷物體所帶的電的量，分為正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電場電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，它對(duì)放入其中的其他電荷有力的作用。電場強(qiáng)度描述電場強(qiáng)弱的物理量，用E表示，單位是牛/庫（N/C）。電場強(qiáng)度是矢量，方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場力方向相同。電荷在電場中受到的力，用F表示。電場力的大小與電荷的電量和電場強(qiáng)度有關(guān)，方向由電荷的電性和電場強(qiáng)度的方向決定。電場力描述電場中某點(diǎn)電勢高低的物理量，用φ表示，單位是伏特（V）。電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向。電勢電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，用U表示。電勢差是標(biāo)量，其大小等于單位正電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)電場力所做的功。電勢差電場力與電勢等勢面電勢相同的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面。等勢面與電場線垂直，且等勢面密集的地方電場強(qiáng)，稀疏的地方電場弱。電場線為了形象地描述電場而引入的線，它的切線方向表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向，它的疏密程度表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小。勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度的大小和方向處處相同的電場。勻強(qiáng)電場的電場線是間隔均勻的平行直線，等勢面是與電場線垂直的平面。電場線與等勢面02電場強(qiáng)度定義及計(jì)算電場強(qiáng)度是用來描述電場的力的性質(zhì)的物理量，其定義式為E=F/q，表示電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于該點(diǎn)處試探電荷所受的電場力與其電荷量的比值。電場強(qiáng)度的單位是牛/庫（N/C），在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度的大小和方向處處相同。電場強(qiáng)度定義點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度計(jì)算可以使用庫侖定律，即真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。對(duì)于單個(gè)點(diǎn)電荷，其電場強(qiáng)度E=kQ/r^2，其中k為靜電力常量，Q為場源電荷的電量，r為場源電荷到該點(diǎn)的距離。點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度計(jì)算疊加原理是物理學(xué)中的一個(gè)基本原理，適用于各種物理量的合成與分解。在電場中，如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，那么某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。疊加原理的應(yīng)用使得我們可以方便地計(jì)算復(fù)雜電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度，只需將各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度進(jìn)行矢量疊加即可。疊加原理在電場中應(yīng)用03電場強(qiáng)度矢量性質(zhì)分析電場線上每點(diǎn)的切線方向都與電場中該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致。電場線方向正電荷受力方向負(fù)電荷受力方向正電荷在電場中受力的方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的方向。負(fù)電荷在電場中受力的方向與電場強(qiáng)度的方向相反。030201電場強(qiáng)度方向判斷三角形定則把兩個(gè)矢量首尾相接從而求出和矢量的方法，稱為三角形定則。正交分解法在建立直角坐標(biāo)系后，將一個(gè)矢量分解在相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸上，分別求出兩個(gè)坐標(biāo)軸上的分量，再進(jìn)行合成。平行四邊形定則以表示兩個(gè)分矢量的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合矢量的大小和方向。矢量合成與分解方法解析電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向判斷問題。例題1解析利用平行四邊形定則求解合場強(qiáng)的問題。例題2解析利用正交分解法求解復(fù)雜電場中的場強(qiáng)問題。例題3典型例題解析04勻強(qiáng)電場中相關(guān)問題探討123勻強(qiáng)電場中，電場線平行且等間距，表示電場強(qiáng)度大小相等、方向相同。電場線分布均勻勻強(qiáng)電場中，各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相同，不隨空間位置變化。電場強(qiáng)度恒定在勻強(qiáng)電場中，兩點(diǎn)間的電勢差與它們沿電場線方向的距離成正比，即U=Ed，其中E為電場強(qiáng)度，d為沿電場線方向的距離。電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系勻強(qiáng)電場特點(diǎn)及性質(zhì)直線運(yùn)動(dòng)01當(dāng)帶電粒子初速度方向與電場力方向在同一直線上時(shí)，粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。加速度大小與粒子所帶電荷量和電場強(qiáng)度成正比，與粒子質(zhì)量成反比。類平拋運(yùn)動(dòng)02當(dāng)帶電粒子初速度方向與電場力方向垂直時(shí)，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)03當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)電場和磁場的復(fù)合場中，且滿足一定條件時(shí)（如速度大小適中），粒子可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，電場力和洛倫茲力提供向心力。帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律電場強(qiáng)度計(jì)算平行板電容器間的勻強(qiáng)電場強(qiáng)度E可由公式E=U/d計(jì)算得出，其中U為兩極板間的電勢差，d為兩極板間的距離。電場力分析在平行板電容器間，帶電粒子受到的電場力F可由公式F=qE計(jì)算得出，其中q為粒子所帶電荷量。當(dāng)粒子帶正電荷時(shí)，電場力方向與電場強(qiáng)度方向相同；當(dāng)粒子帶負(fù)電荷時(shí)，電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反。電勢能變化在平行板電容器間移動(dòng)帶電粒子時(shí)，粒子的電勢能會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)粒子從高電勢移動(dòng)到低電勢時(shí)，電勢能減?。环粗畡t增加。電勢能的變化量等于電場力所做的功。平行板電容器間勻強(qiáng)電場分析05靜電場在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用利用靜電場使氣體中的粉塵荷電，然后在電場力的作用下，使粉塵從氣流中分離出來的除塵技術(shù)。靜電除塵原理靜電除塵器。在電力、冶金、化工等工業(yè)生產(chǎn)中，利用靜電除塵器可以有效地去除煙氣中的粉塵，保護(hù)環(huán)境。應(yīng)用實(shí)例靜電除塵原理及應(yīng)用實(shí)例利用高壓靜電電場使涂料微粒荷電，并在電場力的作用下向被涂物表面運(yùn)動(dòng)，沉積成膜的涂裝技術(shù)。汽車、家電等產(chǎn)品的外殼涂裝。靜電噴涂具有涂料利用率高、涂裝質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。靜電噴涂技術(shù)介紹應(yīng)用實(shí)例靜電噴涂原理利用靜電感應(yīng)原理，使感光鼓表面帶上電荷，通過曝光形成潛像，再利用帶電的色粉進(jìn)行顯影，從而將圖像復(fù)制到紙張上。靜電復(fù)印利用高壓靜電場對(duì)聚合物溶液或熔體進(jìn)行拉伸細(xì)化，制備納米纖維的一種技術(shù)。具有設(shè)備簡單、操作方便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。靜電紡絲利用物料在高壓靜電場中電性質(zhì)的差異，實(shí)現(xiàn)物料分離的一種技術(shù)。廣泛應(yīng)用于礦物加工、食品加工等領(lǐng)域。靜電分離其他應(yīng)用領(lǐng)域簡介06總結(jié)回顧與拓展延伸關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)回顧電場線是為了形象地描述電場而引入的線，電場線上每一點(diǎn)的切線方向，都與該點(diǎn)中電場的方向一致。電場線電場強(qiáng)度是描述電場中某點(diǎn)電場力作用強(qiáng)弱的物理量，用符號(hào)E表示。電場強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相同，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相反。電場強(qiáng)度的定義當(dāng)空間中有多個(gè)點(diǎn)電荷時(shí)，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。電場強(qiáng)度的疊加原理03電場線與電荷運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系電場線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡，只有當(dāng)電場線是直線，且電荷只受電場力作用時(shí)，電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡才可能和電場線重合。01電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系電場強(qiáng)度與電勢無關(guān)，電勢降低最快的方向才是電場強(qiáng)度的方向。02電場強(qiáng)度的矢量性電場強(qiáng)度是矢量，運(yùn)算遵循平行四邊形定則。在解題時(shí)要注意方向問題，可以先規(guī)定正方向，然后進(jìn)行計(jì)算。易錯(cuò)易混問題剖析非勻強(qiáng)電場的定義如果電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和方向都相同，這樣的電場叫做勻強(qiáng)電場。如果電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小或方向不同，這樣的電場叫做非勻強(qiáng)電場。非勻強(qiáng)電場的性質(zhì)非勻強(qiáng)電場的性質(zhì)比勻強(qiáng)電場復(fù)雜得多，例如電勢分布不均