高中物理选考一轮总复习课件专题九电场基础篇

高中物理选考一轮总复习课件专题九电场基础篇汇报人：XX20XX-01-17电场基本概念与性质静电场中的导体和绝缘体静电感应与电容器原理及应用带电粒子在匀强电场中运动规律复杂交变电流产生和描述方法电磁振荡与电磁波初步知识contents目录01电场基本概念与性质存在于电荷周围的一种特殊物质，它对放入其中的电荷产生力的作用。电场定义用电场线形象地描述电场的分布，电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度反映电场的强弱。描述方法电场定义及描述方法描述电场的力的性质的物理量，其大小等于单位电荷在电场中受到的电场力。规定正电荷在电场中受力的方向为电场强度的方向，负电荷受力的方向与电场强度方向相反。电场强度与方向方向电场强度电势能电荷在电场中具有的势能，其大小等于将电荷从该点移到零电势点电场力所做的功。电势差两点间电势的差值，等于将单位正电荷从一点移到另一点时电场力所做的功。电势能与电势差电势相等的各个点构成的面，沿着等势面移动电荷时电场力不做功。等势面等势面与某一平面的交线，等势线上各点的电势相等，且等势线一定与电场线垂直。等势线等势面与等势线02静电场中的导体和绝缘体当导体靠近带电体时，导体内部电荷会重新分布，使导体两端出现等量异种电荷。静电感应现象静电平衡状态静电屏蔽现象当导体内部电荷不再移动时，导体达到静电平衡状态，此时导体内部电场强度为零。处于静电平衡状态的导体，其内部电场被屏蔽，外部电场无法对导体内部产生影响。030201导体在静电场中特性绝缘体中的电荷不能自由移动，因此电荷分布是固定的，不会因外部电场而改变。电荷分布当绝缘体处于外电场中时，其正负电荷中心会发生偏移，产生极化现象。极化现象当绝缘体两端电压超过一定限度时，绝缘体会被击穿，变成导体。击穿现象绝缘体在静电场中特性导体和绝缘体应用举例利用静电场使空气中的尘埃带电，然后被吸附在接地的金属板上。利用静电场使涂料微粒带电，然后喷涂在接地的工件上。利用高压输电线路中的导体传输电能，同时利用绝缘体保证安全。利用静电屏蔽原理制作屏蔽室或屏蔽罩，用于保护电子设备免受静电干扰或损坏。静电除尘静电喷涂高压输电静电屏蔽03静电感应与电容器原理及应用静电感应现象当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互作用，导体中的自由电荷会重新分布，使得导体两端出现等量异号电荷的现象。解释根据库仑定律和电场强度的叠加原理，带电体产生的电场会使导体中的自由电荷受到电场力的作用，从而发生定向移动，使得导体两端分别聚集正负电荷，直到导体内部电场强度为零，达到静电平衡状态。静电感应现象及解释由两个相互平行且相距很近的导体板组成，中间为电介质。平行板电容器结构当在两个导体板上分别加上等量异号电荷时，两板间会形成匀强电场。电容器的电容与两板间的距离、正对面积以及电介质的性质有关。当两板间的距离减小、正对面积增大或电介质的介电常数增大时，电容器的电容会增大。工作原理平行板电容器结构和工作原理电容器在电路中的应用电容器在电路中可以起到隔直流、通交流的作用，还可以用来储存电能和滤波等。例如，在整流电路中，电容器可以将脉动直流电转换为平滑的直流电；在振荡电路中，电容器可以与电感元件一起组成振荡回路，产生振荡电流。电容器在传感器中的应用利用电容器的特性可以制作各种传感器，如电容式压力传感器、电容式加速度传感器等。这些传感器具有灵敏度高、动态响应好等优点，被广泛应用于工业自动化、航空航天等领域。电容器在能源领域的应用随着新能源技术的发展，超级电容器作为一种新型储能器件受到了广泛关注。超级电容器具有充电速度快、循环寿命长、功率密度高等优点，被应用于电动汽车、风力发电等领域。实际应用举例04带电粒子在匀强电场中运动规律重力对于微观粒子，如电子、质子等，重力通常可以忽略不计。但对于带电液滴、尘埃等宏观粒子，重力不能忽略。电场力带电粒子在电场中受到的电场力$F=qE$，方向与电场强度方向相同或相反，取决于粒子带正电还是负电。洛伦兹力当带电粒子垂直于磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。但在本专题中，我们主要讨论电场对带电粒子的作用，因此洛伦兹力暂不考虑。带电粒子受力分析初速度为零的带电粒子：在电场力作用下做匀加速直线运动，运动轨迹为直线。初速度方向与电场力方向共线的带电粒子：做匀变速直线运动，运动轨迹为直线或折线。初速度方向与电场力方向垂直的带电粒子：做类平抛运动，运动轨迹为抛物线。初速度方向与电场力方向成任意角的带电粒子：做匀变速曲线运动，运动轨迹为曲线。01020304运动轨迹确定方法偏转角定义带电粒子在匀强电场中运动，其速度方向与初速度方向的夹角称为偏转角。速度关系根据运动的合成与分解原理，带电粒子的末速度可以分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动两个分速度。偏转角的大小与这两个分速度的大小有关，具体关系可通过三角函数求解。偏转角和速度关系05复杂交变电流产生和描述方法线圈在匀强磁场中匀速转动当线圈平面与磁感线平行时，线圈中的感应电动势最大，感应电流也最大；当线圈平面与磁感线垂直时，感应电动势和感应电流均为零。线圈的转动轴与磁场方向垂直此时线圈中的感应电动势和感应电流均按正弦规律变化。正弦式交变电流产生条件描述方法：图像法和公式法图像法通过绘制交变电流的i-t图像或e-t图像，可以直观地展示电流或电压随时间的变化规律。在图像中，横轴表示时间，纵轴表示电流或电压的瞬时值。公式法正弦式交变电流可以用正弦函数来描述，即e=Emsinωt或i=Imsinωt，其中Em和Im分别为电动势和电流的峰值，ω为角频率。通过公式可以计算出任意时刻的电动势或电流的瞬时值。发电机发电机是将机械能转化为电能的装置，其基本原理是电磁感应。在发电机中，线圈在磁场中转动产生交变电动势，进而产生交变电流。变压器变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。在变压器中，原线圈中的交变电流产生磁通量，从而在副线圈中感应出电动势和电流。通过改变原、副线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。交流电动机交流电动机是将电能转化为机械能的装置。在交流电动机中，定子中的交变电流产生旋转磁场，从而驱动转子转动。通过改变定子电流的频率和相位，可以控制电动机的转速和转向。实际应用举例06电磁振荡与电磁波初步知识由电感线圈L和电容器C组成的振荡电路是最简单的电磁振荡模型。当电容器充电后与电感线圈相连，电容器开始放电，电流逐渐增大，磁场能也逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减小，电场能也逐渐减小。当电容器放电完毕时，电流达到最大值，磁场能最大而电场能为零。此后，电流逐渐减小，磁场能逐渐转化为电场能，电容器又开始充电。如此周而复始，形成振荡。振荡频率f由电感L和电容C决定，公式为f=1/(2π√LC)。振荡电路组成振荡过程分析振荡频率LC振荡电路工作原理VS迅速变化的电流在其周围空间产生迅速变化的磁场，而该磁场又在较远的空间引起迅速变化的电场，如此交替进行，使变化的电场和磁场由近及远地传播出去形成电磁波。电磁波性质电磁波是横波，具有偏振性；电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播；电磁波具有能量，其能量与频率成正比；不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同。产生条件电磁波产生条件及性质无线电波发射在无线电波发射过程中，振荡电路产生的射频信号通过天线辐射到空中。为了使无线电波传播得远，就要改造LC振荡电路。增大电容器极板间的距离，减小极板的面积，同时减小自感线圈的匝数，以便减小L、C的值，增大振荡频率