高中物理選考一輪總復(fù)習(xí)課件專題九電場基礎(chǔ)篇

高中物理選考一輪總復(fù)習(xí)課件專題九電場基礎(chǔ)篇匯報人：XX20XX-01-17電場基本概念與性質(zhì)靜電場中的導(dǎo)體和絕緣體靜電感應(yīng)與電容器原理及應(yīng)用帶電粒子在勻強電場中運動規(guī)律復(fù)雜交變電流產(chǎn)生和描述方法電磁振蕩與電磁波初步知識contents目錄01電場基本概念與性質(zhì)存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，它對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用。電場定義用電場線形象地描述電場的分布，電場線上每一點的切線方向表示該點的場強方向，電場線的疏密程度反映電場的強弱。描述方法電場定義及描述方法描述電場的力的性質(zhì)的物理量，其大小等于單位電荷在電場中受到的電場力。規(guī)定正電荷在電場中受力的方向為電場強度的方向，負電荷受力的方向與電場強度方向相反。電場強度與方向方向電場強度電勢能電荷在電場中具有的勢能，其大小等于將電荷從該點移到零電勢點電場力所做的功。電勢差兩點間電勢的差值，等于將單位正電荷從一點移到另一點時電場力所做的功。電勢能與電勢差電勢相等的各個點構(gòu)成的面，沿著等勢面移動電荷時電場力不做功。等勢面等勢面與某一平面的交線，等勢線上各點的電勢相等，且等勢線一定與電場線垂直。等勢線等勢面與等勢線02靜電場中的導(dǎo)體和絕緣體當(dāng)導(dǎo)體靠近帶電體時，導(dǎo)體內(nèi)部電荷會重新分布，使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。靜電感應(yīng)現(xiàn)象靜電平衡狀態(tài)靜電屏蔽現(xiàn)象當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部電荷不再移動時，導(dǎo)體達到靜電平衡狀態(tài)，此時導(dǎo)體內(nèi)部電場強度為零。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部電場被屏蔽，外部電場無法對導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生影響。030201導(dǎo)體在靜電場中特性絕緣體中的電荷不能自由移動，因此電荷分布是固定的，不會因外部電場而改變。電荷分布當(dāng)絕緣體處于外電場中時，其正負電荷中心會發(fā)生偏移，產(chǎn)生極化現(xiàn)象。極化現(xiàn)象當(dāng)絕緣體兩端電壓超過一定限度時，絕緣體會被擊穿，變成導(dǎo)體。擊穿現(xiàn)象絕緣體在靜電場中特性導(dǎo)體和絕緣體應(yīng)用舉例利用靜電場使空氣中的塵埃帶電，然后被吸附在接地的金屬板上。利用靜電場使涂料微粒帶電，然后噴涂在接地的工件上。利用高壓輸電線路中的導(dǎo)體傳輸電能，同時利用絕緣體保證安全。利用靜電屏蔽原理制作屏蔽室或屏蔽罩，用于保護電子設(shè)備免受靜電干擾或損壞。靜電除塵靜電噴涂高壓輸電靜電屏蔽03靜電感應(yīng)與電容器原理及應(yīng)用靜電感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間的相互作用，導(dǎo)體中的自由電荷會重新分布，使得導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異號電荷的現(xiàn)象。解釋根據(jù)庫侖定律和電場強度的疊加原理，帶電體產(chǎn)生的電場會使導(dǎo)體中的自由電荷受到電場力的作用，從而發(fā)生定向移動，使得導(dǎo)體兩端分別聚集正負電荷，直到導(dǎo)體內(nèi)部電場強度為零，達到靜電平衡狀態(tài)。靜電感應(yīng)現(xiàn)象及解釋由兩個相互平行且相距很近的導(dǎo)體板組成，中間為電介質(zhì)。平行板電容器結(jié)構(gòu)當(dāng)在兩個導(dǎo)體板上分別加上等量異號電荷時，兩板間會形成勻強電場。電容器的電容與兩板間的距離、正對面積以及電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)兩板間的距離減小、正對面積增大或電介質(zhì)的介電常數(shù)增大時，電容器的電容會增大。工作原理平行板電容器結(jié)構(gòu)和工作原理電容器在電路中的應(yīng)用電容器在電路中可以起到隔直流、通交流的作用，還可以用來儲存電能和濾波等。例如，在整流電路中，電容器可以將脈動直流電轉(zhuǎn)換為平滑的直流電；在振蕩電路中，電容器可以與電感元件一起組成振蕩回路，產(chǎn)生振蕩電流。電容器在傳感器中的應(yīng)用利用電容器的特性可以制作各種傳感器，如電容式壓力傳感器、電容式加速度傳感器等。這些傳感器具有靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域。電容器在能源領(lǐng)域的應(yīng)用隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，超級電容器作為一種新型儲能器件受到了廣泛關(guān)注。超級電容器具有充電速度快、循環(huán)壽命長、功率密度高等優(yōu)點，被應(yīng)用于電動汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。實際應(yīng)用舉例04帶電粒子在勻強電場中運動規(guī)律重力對于微觀粒子，如電子、質(zhì)子等，重力通?？梢院雎圆挥?。但對于帶電液滴、塵埃等宏觀粒子，重力不能忽略。電場力帶電粒子在電場中受到的電場力$F=qE$，方向與電場強度方向相同或相反，取決于粒子帶正電還是負電。洛倫茲力當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向運動時，會受到洛倫茲力的作用。但在本專題中，我們主要討論電場對帶電粒子的作用，因此洛倫茲力暫不考慮。帶電粒子受力分析初速度為零的帶電粒子：在電場力作用下做勻加速直線運動，運動軌跡為直線。初速度方向與電場力方向共線的帶電粒子：做勻變速直線運動，運動軌跡為直線或折線。初速度方向與電場力方向垂直的帶電粒子：做類平拋運動，運動軌跡為拋物線。初速度方向與電場力方向成任意角的帶電粒子：做勻變速曲線運動，運動軌跡為曲線。01020304運動軌跡確定方法偏轉(zhuǎn)角定義帶電粒子在勻強電場中運動，其速度方向與初速度方向的夾角稱為偏轉(zhuǎn)角。速度關(guān)系根據(jù)運動的合成與分解原理，帶電粒子的末速度可以分解為沿初速度方向的勻速直線運動和沿電場力方向的勻加速直線運動兩個分速度。偏轉(zhuǎn)角的大小與這兩個分速度的大小有關(guān)，具體關(guān)系可通過三角函數(shù)求解。偏轉(zhuǎn)角和速度關(guān)系05復(fù)雜交變電流產(chǎn)生和描述方法線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動當(dāng)線圈平面與磁感線平行時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流也最大；當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均為零。線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁場方向垂直此時線圈中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均按正弦規(guī)律變化。正弦式交變電流產(chǎn)生條件描述方法：圖像法和公式法圖像法通過繪制交變電流的i-t圖像或e-t圖像，可以直觀地展示電流或電壓隨時間的變化規(guī)律。在圖像中，橫軸表示時間，縱軸表示電流或電壓的瞬時值。公式法正弦式交變電流可以用正弦函數(shù)來描述，即e=Emsinωt或i=Imsinωt，其中Em和Im分別為電動勢和電流的峰值，ω為角頻率。通過公式可以計算出任意時刻的電動勢或電流的瞬時值。發(fā)電機發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其基本原理是電磁感應(yīng)。在發(fā)電機中，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢，進而產(chǎn)生交變電流。變壓器變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的裝置。在變壓器中，原線圈中的交變電流產(chǎn)生磁通量，從而在副線圈中感應(yīng)出電動勢和電流。通過改變原、副線圈的匝數(shù)比，可以實現(xiàn)電壓的升高或降低。交流電動機交流電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。在交流電動機中，定子中的交變電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。通過改變定子電流的頻率和相位，可以控制電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。實際應(yīng)用舉例06電磁振蕩與電磁波初步知識由電感線圈L和電容器C組成的振蕩電路是最簡單的電磁振蕩模型。當(dāng)電容器充電后與電感線圈相連，電容器開始放電，電流逐漸增大，磁場能也逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸減小，電場能也逐漸減小。當(dāng)電容器放電完畢時，電流達到最大值，磁場能最大而電場能為零。此后，電流逐漸減小，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，電容器又開始充電。如此周而復(fù)始，形成振蕩。振蕩頻率f由電感L和電容C決定，公式為f=1/(2π√LC)。振蕩電路組成振蕩過程分析振蕩頻率LC振蕩電路工作原理VS迅速變化的電流在其周圍空間產(chǎn)生迅速變化的磁場，而該磁場又在較遠的空間引起迅速變化的電場，如此交替進行，使變化的電場和磁場由近及遠地傳播出去形成電磁波。電磁波性質(zhì)電磁波是橫波，具有偏振性；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也能傳播；電磁波具有能量，其能量與頻率成正比；不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度相同。產(chǎn)生條件電磁波產(chǎn)生條件及性質(zhì)無線電波發(fā)射在無線電波發(fā)射過程中，振蕩電路產(chǎn)生的射頻信號通過天線輻射到空中。為了使無線電波傳播得遠，就要改造LC振蕩電路。增大電容器極板間的距離，減小極板的面積，同時減小自感線圈的匝數(shù)，以便減小L、C的值，增大振蕩頻率