电学场问题课件.ppt

* 电学的一些基本问题 主要内容 场 (电场、磁场、电磁场) 路 (恒定电流、交变电流) 主要思路 力 (电场力、磁场力) 能 (功能关系、能量守恒) 工具方法 电场线、磁感线 伏安特性曲线 受力图、示意图 一、电场和磁场 1.对场的理解 起初，为了描述微粒之间的相互作用，引进了场的概念。 后来发现，场与微粒一样具有能量和动量，也具有不连续的微观结构。 微粒和场是物质存在的两种基本形式。其中，场是更基本的。 2.电场（静电场） 电场线和等势面是形象地描述电场的工具。 电场线可表示E的大小和方向； 电场线方向是电势降低最快的方向； 电场线、等势面在相交处互相垂直。 电场线是研究电场问题的最有力工具。 例．平面内有匀强电场，场强方向与圆面平行。带正电的微粒（不计重力）从A点出发，以相同的初动能在圆内向各个方向运动，当微粒从C点离开圆面时动能最大。图中AB是圆的直径，α=30°，则平面内的电场线方向为 A.沿A→B方向 B.沿A→C方向 C.沿O→C方向 D.沿B→C方向 α O B A C 答案选 C E 3.磁场 ⑴运动的电荷(电流)产生磁场，磁场对运动的电荷(电流)有磁场力的作用。所有的磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间通过磁场而发生的相互作用。 ⑵在磁感应强度大小的定义式 中，要用一段特别短的通电导线（短到可以看作一个点），电流方向必须跟磁场方向垂直。 ⑶磁感线是封闭曲线。 北 南 S N 地球的磁场是必须了解和掌握的常用的磁场。 在地面上空(除两极外)地磁场的水平分量都是指向北方的。 在北半球上空，地磁场的竖直分量总是向下的。 例. 在条形磁铁N极附近悬挂一个通有逆时针方向电流的线圈，线圈将向哪里偏转？ S N 把条形磁铁用等效螺线管代替，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”判定。 i 例.电视机显象管的偏转线圈示意图如右，瞬时电流方向如图所示。电子流由里向外 射出时将向哪里偏转？ 将左右两个线圈内侧与纸面垂直相交的电流方向标出，再将电子流的等效电流方向标出，很容易得出结论。 4.电磁场 ⑴变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。 ⑵由变化磁场产生的感应电场和电荷周围存在的静电场都是电场，都具有电场的基本性质。不同的是：静电场的电场线是不封闭的，总是由正电荷出发到负电荷终止；而感应电场的电场线是封闭曲线。 v0 B=B0+kt 例. 水平面上半径为 r的光滑绝缘圆形管道内，有一个电子（电荷量为 e，质量为 m ）。将此装置放在匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的关系式为 B=B0+kt（k0）。已知t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针。电子运动一周末，磁感应强度增大为B1，求此时电子的速度大小v。 感应电场的方向为逆时针， 回路中的感应电动势E=πr2k， 感应电场对电子做功πr2ke ， 由此求电子末速度v。 例.平行板电容器和稳压电源相连。用绝缘棒将两板间距离逐渐增大的过程中，有关电容器两极板间的电场和磁场的说法中正确的是 A.电压和场强都将逐渐增大 B.电压和场强都将逐渐减小 C.两极板间产生顺时针方向的磁场 D.两极板间产生逆时针方向的磁场 U不变，d增大，E减小； d增大，C减小，Q减小； 放电电流向上，磁场如图； 板间磁场与引线周围同。 二、带电粒子在电场、磁场、电磁混合场中的运动 1.带电粒子在匀强电场、匀强磁场中运动的比较： 在匀强电场中，受恒力作用，做匀变速运动。 在匀强磁场中，洛伦兹力永不做功，动能不变。 2.带电粒子以垂直于场线的初速度进入匀强电(磁)场。 解决这类问题时一定要重视画示意图的重要作用。 ⑴带电粒子在匀强电场中的类平抛运动。末速度的反向延长线跟初速度延长线的交点在水平位移的中点。 ⑵带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。这类题的解题关键是画好示意图，画示意图的要点是找圆心、找半径和用对称。 y h l/2 L O 如图所示，根据 相似三角形对应边 成比例，可以得出 y、h、l/2、 l/2+L 各量间的比例关系。 当y=d/2时，电子刚好从下极板右边缘射出，这时打在荧光屏上的点为最低点。当两极板间电压再增大，或者入射电子的初速度减小时，电子都将打在极板上，而打不到荧光屏上。 例.如图MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子（质量均为m，元电荷为e），同时从同一点O以与MN成30°角的同