【物理課件】電荷守恒定律課件

電荷守恒定律電荷守恒定律是物理學(xué)中一個重要的基本定律，它闡述了電荷既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。靜電學(xué)導(dǎo)言靜電學(xué)是研究靜止電荷及其產(chǎn)生的電場的學(xué)科，它是電磁學(xué)的一個分支。靜電現(xiàn)象在生活中隨處可見，例如摩擦起電、雷電、靜電除塵等?；靖拍铍姾?、電場、電勢、電容等主要定律庫侖定律、電荷守恒定律、高斯定理等電荷的種類自然界中存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷的基本單位是庫侖（C）。正電荷通常由質(zhì)子攜帶負(fù)電荷通常由電子攜帶電荷的基本性質(zhì)電荷具有以下基本性質(zhì)：量子化電荷只能以最小單位（元電荷）的整數(shù)倍存在。守恒在任何封閉系統(tǒng)中，電荷的總量保持不變。相互作用電荷之間存在相互作用力，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電荷與電場帶電體周圍的空間存在電場，電場是一種特殊的物質(zhì)，它對處于其中的電荷產(chǎn)生力的作用。電場可以用電場線來形象地描述。帶電體產(chǎn)生電場電場對電荷產(chǎn)生力的作用庫侖定律庫侖定律是靜電學(xué)的基本定律，它描述了兩個點(diǎn)電荷之間相互作用力的規(guī)律。力的強(qiáng)度與電荷量的大小成正比，與距離的平方成反比，方向沿著連接兩個電荷的直線。1點(diǎn)電荷2距離3力靜電場的線性靜電場具有線性疊加原理，即多個電荷產(chǎn)生的靜電場，其合場強(qiáng)等于每個電荷單獨(dú)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。1多個電荷2場強(qiáng)疊加靜電場線圖電場線是一種形象描述靜電場的工具，它是一條曲線，其方向在每一點(diǎn)都與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向一致。電場線越密集的地方，場強(qiáng)越大。點(diǎn)電荷電場線從正電荷出發(fā)，指向負(fù)電荷。平行板電容器電場線均勻分布在兩極板之間。靜電場的強(qiáng)度電場強(qiáng)度是描述靜電場強(qiáng)弱的物理量，它等于單位正電荷在該點(diǎn)受到的力。電場強(qiáng)度的方向與該點(diǎn)電場的方向相同。1定義電場強(qiáng)度等于單位正電荷受到的力。2單位牛頓/庫侖（N/C）靜電感應(yīng)當(dāng)一個帶電體靠近一個不帶電的導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)會發(fā)生電荷重新分布，靠近帶電體的部分會感應(yīng)出與帶電體極性相反的電荷，而遠(yuǎn)離帶電體的部分會感應(yīng)出與帶電體極性相同的電荷。1帶電體產(chǎn)生電場2導(dǎo)體發(fā)生電荷重新分布3感應(yīng)電荷出現(xiàn)導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體是內(nèi)部存在自由電荷的物質(zhì)，自由電荷可以在導(dǎo)體內(nèi)自由移動。絕緣體內(nèi)部不存在自由電荷，電荷不能自由移動。導(dǎo)體自由電荷可以自由移動絕緣體電荷不能自由移動電荷守恒的定律電荷守恒定律是靜電學(xué)中一個重要的基本定律，它闡述了電荷既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。隔離系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)電荷總量保持不變。能量守恒電荷守恒定律是能量守恒定律的一種表現(xiàn)形式。等電位面等電位面是指電場中電勢相等的點(diǎn)的集合。在靜電場中，任何一個等電位面上的點(diǎn)，其電勢都相等。等電位面電勢相等電場線垂直于等電位面電勢能電勢能是指電荷在電場中由于其位置而具有的能量。電荷在電場中移動，電勢能會發(fā)生變化。1電荷2電場3電勢能電勢電勢是指單位正電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能。電勢是一個標(biāo)量，它反映了電場在該點(diǎn)的能量情況。1定義單位正電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能。2單位伏特（V）靜電平衡條件當(dāng)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時，導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度為零，導(dǎo)體表面上的電荷分布均勻，且導(dǎo)體表面是一個等電位面。1電場強(qiáng)度為零2電荷分布均勻3等電位面電場強(qiáng)度和電勢的關(guān)系電場強(qiáng)度和電勢之間存在密切的關(guān)系，電場強(qiáng)度是電勢的負(fù)梯度，即電場強(qiáng)度的大小等于電勢沿電場方向的變化率，方向指向電勢減小的方向。1電勢描述電場能量情況2電場強(qiáng)度描述電場力的作用電容電容是指描述電容器儲存電荷能力的物理量，它等于電容器兩極板之間的電荷量與電勢差的比值。定義電荷量與電勢差的比值單位法拉（F）電容器的作用電容器在電子電路中起著重要的作用，它可以儲存電荷，提供能量，濾除信號中的直流成分，以及其他用途。儲存電荷提供能量濾除直流平滑信號電容器的種類電容器根據(jù)其結(jié)構(gòu)和材料的不同，可以分為多種類型，常見的電容器包括陶瓷電容器、電解電容器、薄膜電容器等。陶瓷電容器體積小，容量較小電解電容器容量大，體積大電容器的能量儲存電容器可以儲存電能，電容器的能量儲存與電容器的電容和電勢差的平方成正比。1能量與電容和電勢差的平方成正比2釋放電容器可以釋放儲存的能量電容器的串并聯(lián)多個電容器可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，串聯(lián)連接時電容的總電容等于各個電容的倒數(shù)和的倒數(shù)，并聯(lián)連接時電容的總電容等于各個電容的和。1串聯(lián)總電容等于倒數(shù)和的倒數(shù)2并聯(lián)總電容等于各個電容的和電能的轉(zhuǎn)化電能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，例如機(jī)械能、熱能、光能等，電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的重要途徑。1電能轉(zhuǎn)化為其他能量2機(jī)械能電動機(jī)3熱能電熱器4光能電燈靜電場對生活的影響靜電場在生活中有著廣泛的影響，例如靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等。靜電除塵利用靜電荷吸引塵埃靜電噴漆利用靜電荷使漆霧均勻噴涂靜電復(fù)印利用靜電荷吸附墨粉靜電學(xué)在科技中的應(yīng)用靜電學(xué)在科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如靜電加速器、靜電探測器、靜電存儲器等。靜電加速器加速帶電粒子靜電探測器探測靜電荷靜電存儲器儲存電荷信息真空中的靜電學(xué)在真空中，靜電學(xué)的基本定律仍然成立，但由于真空介電常數(shù)的不同，電場強(qiáng)度、電勢等物理量的數(shù)值會發(fā)生變化。真空管利用真空環(huán)境實(shí)現(xiàn)電子發(fā)射宇宙空間靜電現(xiàn)象在宇宙空間中也存在電磁學(xué)的發(fā)展靜電學(xué)是電磁學(xué)的一個分支，電磁學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，從庫侖定律到麥克斯韋方程組，人類對電磁現(xiàn)象的理解不斷深入。1庫侖定律2法拉第定律3麥克斯韋方程組物理學(xué)中的進(jìn)一步應(yīng)用靜電學(xué)在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，例如原子物理、核物理、凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域。原子物理原子模型核物理原子核結(jié)構(gòu)凝聚態(tài)物理固體性質(zhì)課程總結(jié)與展望本課