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(bào)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(qiáng)電場中運(yùn)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(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，電場線的疏密程度反映電場的強(qiáng)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?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的方向，負(fù)電荷受力的方向與電場強(qiáng)度方向相反。電場強(qiáng)度與方向方向電場強(qiáng)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(diǎn)移到零電勢點(diǎn)電場力所做的功。電勢差兩點(diǎn)間電勢的差值，等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)電場力所做的功。電勢能與電勢差電勢相等的各個點(diǎn)構(gòu)成的面，沿著等勢面移動電荷時(shí)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(diǎn)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(shí)，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(shí)，導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，此時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)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(shí)，其正負(fù)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(shí)，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(shí)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(hù)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(shí)，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(qiáng)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(fù)電荷，直到導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度為零，達(dá)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(shí)，兩板間會形成勻強(qiáng)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(shí)，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(diǎn)，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(diǎn)，被應(yīng)用于電動汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用舉例04帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)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?jì)。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(qiáng)度方向相同或相反，取決于粒子帶正電還是負(fù)電。洛倫茲力當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向運(yùn)動時(shí)，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(yùn)動，運(yùn)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(yùn)動，運(yùn)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(yùn)動，運(yùn)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(yùn)動，運(yùn)動軌跡為曲線。01020304運(yùn)動軌跡確定方法偏轉(zhuǎn)角定義帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)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(yùn)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(yùn)動和沿電場力方向的勻加速直線運(yùn)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(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)間的變化規(guī)律。在圖像中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示電流或電壓的瞬時(shí)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(jì)算出任意時(shí)刻的電動勢或電流的瞬時(shí)值。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是將機(jī)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(jī)中，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢，進(jìn)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(shí)現(xiàn)電壓的升高或降低。交流電動機(jī)交流電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。在交流電動機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。實(shí)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(shí)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(shí)，電流達(dá)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(yuǎn)的空間引起迅速變化的電場，如此交替進(jìn)行，使變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)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(yuǎn)，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(shí)減小自感線圈的匝數(shù)，以便減小L、C的值，增大振蕩頻率