第一章電場(chǎng)強(qiáng)度的基本概念與定義第二章電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度分布第三章電場(chǎng)強(qiáng)度的高斯定理第四章電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系第五章電場(chǎng)強(qiáng)度在電容器中的應(yīng)用第六章電場(chǎng)強(qiáng)度在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用01第一章電場(chǎng)強(qiáng)度的基本概念與定義第1頁(yè)電場(chǎng)強(qiáng)度的引入：靜電吸引的奧秘靜電吸引現(xiàn)象是電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)用的基礎(chǔ)。當(dāng)我們用絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，玻璃棒會(huì)帶上正電荷，而絲綢會(huì)帶上負(fù)電荷。這種電荷的轉(zhuǎn)移是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的。靜電吸引的奧秘在于電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)力是一種非接觸力，它可以在空間中傳遞作用力。靜電吸引現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)可以追溯到18世紀(jì)，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們開始研究電荷的性質(zhì)和相互作用。靜電吸引現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為我們理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念奠定了基礎(chǔ)。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力性質(zhì)的物理量，它表示單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的力。電場(chǎng)強(qiáng)度的引入幫助我們理解靜電吸引現(xiàn)象的本質(zhì)。通過(guò)引入電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，我們可以解釋為什么帶電物體會(huì)吸引輕小物體，以及為什么帶電物體會(huì)相互吸引或排斥。電場(chǎng)強(qiáng)度的引入為我們提供了理解靜電吸引現(xiàn)象的工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電場(chǎng)強(qiáng)度的基本概念定義電場(chǎng)強(qiáng)度是單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的力公式E=F/q，其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，F(xiàn)是電荷所受的力，q是試探電荷的電量單位牛頓每庫(kù)侖（N/C）或伏特每米（V/m）物理意義電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力性質(zhì)的物理量，它表示單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的力矢量性電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，既有大小又有方向疊加原理多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度遵循矢量疊加原理，即合電場(chǎng)強(qiáng)度是各個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性電場(chǎng)線的方向正電荷在電場(chǎng)中受力的方向即為電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，負(fù)電荷受力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度遵循矢量疊加原理，即合電場(chǎng)強(qiáng)度是各個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和對(duì)稱電荷分布等量異種電荷的電場(chǎng)線分布，分析合電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小變化電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算點(diǎn)電荷電場(chǎng)公式：E=kQ/r^2，其中k是庫(kù)侖常數(shù)，Q是點(diǎn)電荷電量，r是距離點(diǎn)電荷的距離點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度與距離的平方成反比點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度在空間中呈球?qū)ΨQ分布電偶極子電場(chǎng)公式：E=2kQd/(r^2+(d/2)^2)^{3/2}，其中Q是電荷量，d是間距，r是距離電偶極子的距離電偶極子電場(chǎng)強(qiáng)度與距離的平方成反比電偶極子電場(chǎng)強(qiáng)度在空間中呈軸對(duì)稱分布02第二章電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度分布第5頁(yè)電場(chǎng)線的引入：可視化電場(chǎng)電場(chǎng)線是描述電場(chǎng)分布的假想曲線，其切線方向代表電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線可以幫助我們直觀地理解電場(chǎng)的分布情況。電場(chǎng)線的引入是為了更好地描述電場(chǎng)的性質(zhì)和分布。電場(chǎng)線是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷的曲線。在電場(chǎng)中，電場(chǎng)線的密度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電場(chǎng)線越疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越小。電場(chǎng)線的引入為我們提供了理解電場(chǎng)分布的工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電場(chǎng)線的性質(zhì)電場(chǎng)線的起點(diǎn)和終點(diǎn)電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷電場(chǎng)線的密度電場(chǎng)線的密度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大電場(chǎng)線的方向電場(chǎng)線的切線方向代表電場(chǎng)強(qiáng)度的方向電場(chǎng)線的交叉電場(chǎng)線不相交，因?yàn)殡妶?chǎng)中每一點(diǎn)只有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向電場(chǎng)線的閉合電場(chǎng)線不閉合，因?yàn)殡妶?chǎng)中只有正電荷和負(fù)電荷，電場(chǎng)線只能從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷電場(chǎng)線的應(yīng)用電場(chǎng)線可以幫助我們理解電場(chǎng)的分布情況，例如點(diǎn)電荷、偶極子、平行板電容器等電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布典型電場(chǎng)線分布點(diǎn)電荷電場(chǎng)線點(diǎn)電荷電場(chǎng)線呈放射狀分布，從正電荷出發(fā)，向四周擴(kuò)散偶極子電場(chǎng)線偶極子電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，呈對(duì)稱分布平行板電容器電場(chǎng)線平行板電容器電場(chǎng)線在兩極板之間呈均勻分布，從正極板出發(fā)，終止于負(fù)極板電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電場(chǎng)線密度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電場(chǎng)線密度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，即電場(chǎng)線越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大電場(chǎng)線密度與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系可以通過(guò)公式表示為E∝λ，其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，λ是電場(chǎng)線密度電場(chǎng)線密度與電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算通過(guò)電場(chǎng)線分布圖可以計(jì)算某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，例如在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，距離電荷1米處的電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？電場(chǎng)線密度與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到，也可以通過(guò)理論計(jì)算得到03第三章電場(chǎng)強(qiáng)度的高斯定理第9頁(yè)高斯定理的引入：電通量的概念高斯定理是電磁學(xué)中的一個(gè)重要定律，它描述了電場(chǎng)通過(guò)一個(gè)閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷之間的關(guān)系。電通量是描述電場(chǎng)線穿過(guò)某個(gè)面的數(shù)量，定義為ΦE=∫vecE·dvecA。電通量是標(biāo)量，正負(fù)表示電場(chǎng)線穿出或穿入曲面。高斯定理的引入是為了更好地理解電場(chǎng)與電荷之間的關(guān)系。高斯定理表明，電場(chǎng)通過(guò)一個(gè)閉合曲面的電通量等于曲面內(nèi)電荷除以真空介電常數(shù)。高斯定理的引入為我們提供了理解電場(chǎng)與電荷之間關(guān)系的新工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。高斯定理的表述高斯定理公式∮vecE·dvecA=Qenc/ε0，其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，A是閉合曲面的面積，Qenc是曲面內(nèi)的總電荷，ε0是真空介電常數(shù)高斯定理的物理意義電場(chǎng)通過(guò)一個(gè)閉合曲面的電通量等于曲面內(nèi)電荷除以真空介電常數(shù)高斯定理的應(yīng)用條件高斯定理適用于任何閉合曲面，但在電荷分布具有對(duì)稱性時(shí)，可以簡(jiǎn)化計(jì)算高斯定理的應(yīng)用案例為什么高斯定理在計(jì)算均勻帶電球體的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)非常有效？高斯定理的應(yīng)用：均勻帶電球面均勻帶電球面電場(chǎng)線均勻帶電球面產(chǎn)生的電場(chǎng)具有球?qū)ΨQ性，電場(chǎng)線沿徑向分布高斯面選擇選擇以球心為中心，半徑為r的球面作為高斯面電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)高斯定理可以計(jì)算均勻帶電球面內(nèi)部和外部某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度高斯定理的應(yīng)用：無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線電場(chǎng)線無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線產(chǎn)生的電場(chǎng)具有軸對(duì)稱性，電場(chǎng)線沿徑向分布選擇一個(gè)以直線為軸，半徑為r，高為h的圓柱面作為高斯面電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)高斯定理可以計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線周圍某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式為E=λ/(2πε0r)04第四章電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系第13頁(yè)電勢(shì)的引入：電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能電勢(shì)是描述電場(chǎng)能性質(zhì)的物理量，定義為V=U/q，即單位電荷的電勢(shì)能。電勢(shì)能是電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的勢(shì)能，等于將其從該點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)力做的功。電勢(shì)的引入是為了更好地理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能之間的關(guān)系。電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力的方向有關(guān)，正電荷沿電勢(shì)降低的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減少；負(fù)電荷沿電勢(shì)升高的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能增加。電勢(shì)的引入為我們提供了理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能之間關(guān)系的新工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電勢(shì)的定義電勢(shì)公式V=U/q，其中V是電勢(shì)，U是電勢(shì)能，q是試探電荷的電量電勢(shì)單位伏特（V）電勢(shì)能定義電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能等于將其從該點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)力做的功電勢(shì)能變化正電荷沿電勢(shì)降低的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減少；負(fù)電荷沿電勢(shì)升高的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能增加電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功W=q(Va-Vb)，其中W是電場(chǎng)力做的功，Va和Vb分別是電荷起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)差ΔV=Vb-Va是描述兩點(diǎn)電勢(shì)差異的物理量電勢(shì)能變化正電荷沿電勢(shì)降低的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減少；負(fù)電荷沿電勢(shì)升高的方向移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能增加電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=-ΔV/Δs，其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，ΔV是電勢(shì)差，Δs是沿電場(chǎng)方向的位移方向關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向，即電勢(shì)梯度的負(fù)方向05第五章電場(chǎng)強(qiáng)度在電容器中的應(yīng)用第17頁(yè)電容器的引入：儲(chǔ)存電荷的裝置電容器是儲(chǔ)存電荷的裝置，由兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體組成，中間充滿電介質(zhì)。電容器的工作原理是利用電場(chǎng)力將電荷儲(chǔ)存在兩個(gè)極板之間。電容器在電路中的作用是儲(chǔ)存電荷，可以在需要時(shí)釋放電荷。電容器的引入是為了更好地理解電場(chǎng)強(qiáng)度在電路中的應(yīng)用。電容器的電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量，它表示電容器在電勢(shì)差為1伏特時(shí)儲(chǔ)存的電荷量。電容器的引入為我們提供了理解電場(chǎng)強(qiáng)度在電路中應(yīng)用的新工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電容器的電容電容公式C=Q/V，其中C是電容，Q是電荷量，V是電勢(shì)差電容單位法拉（F）電容的決定因素電容器的電容取決于極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)電容器的應(yīng)用電容器在電路中的作用是儲(chǔ)存電荷，可以在需要時(shí)釋放電荷電容器與電場(chǎng)能量的關(guān)系電容器儲(chǔ)存的能量電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為U=1/2CV^2，也可以表示為U=Q^2/2C或U=1/2QV能量密度電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量密度為u=1/2ε0E^2能量計(jì)算示例一個(gè)平行板電容器充電到電勢(shì)差為100V，電容為1μF，電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量是多少？電容器串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)電容串聯(lián)電容器的總電容為1/Ctotal=1/C1+1/C2+...+1/Cn并聯(lián)電容并聯(lián)電容器的總電容為Ctotal=C1+C2+...+Cn電壓分配串聯(lián)電容器上的電壓分配與電容成反比，即V1:V2:...:Vn=1/C1:1/C2:...:1/Cn電荷分配并聯(lián)電容器上的電荷分配與電容成正比，即Q1:Q2:...:Qn=C1:C2:...:Cn06第六章電場(chǎng)強(qiáng)度在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用第21頁(yè)電磁感應(yīng)的引入：法拉第定律電磁感應(yīng)是描述變化的磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電場(chǎng)的現(xiàn)象。法拉第定律是電磁感應(yīng)的基本定律，它描述了閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于穿過(guò)該回路的磁通量變化率的負(fù)值，即ε=-dΦB/dt。電磁感應(yīng)的引入是為了更好地理解電場(chǎng)強(qiáng)度在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用。法拉第定律的引入為我們提供了理解電場(chǎng)強(qiáng)度在電磁感應(yīng)中應(yīng)用的新工具，同時(shí)也為我們進(jìn)一步研究電場(chǎng)強(qiáng)度的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第定律公式ε=-dΦB/dt，其中ε是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，ΦB是磁通量，t是時(shí)間磁通量定義磁通量ΦB是描述磁場(chǎng)穿過(guò)某個(gè)面的數(shù)量，定義為ΦB=∫vecB·dvecA感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是閉合回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，它表示回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的強(qiáng)度應(yīng)用案例法拉第定律在發(fā)電機(jī)、變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等電磁設(shè)備中有廣泛應(yīng)用電磁感應(yīng)的應(yīng)用發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能變壓器變壓器利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象改變交流電壓電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能楞次定律與感應(yīng)電流的方向楞次定律內(nèi)容楞次定律：感應(yīng)電流的方向總是使得其產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化判斷方法使用楞次定律可以判斷感應(yīng)電流的方向，具體步驟為：確定原磁場(chǎng)方向；確定原磁場(chǎng)磁通量變化情況；根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向；根據(jù)右手螺旋定則確定感應(yīng)電流方向總結(jié)通過(guò)以上章節(jié)的