自然科学基础知识教学课件

自然科学基础知识幽默来自智慧，恶语来自无能第三单元电与磁Contents电场恒定电流e磁场和电磁感应一4电磁波学习目标】1掌握电场和磁场的基础知识,掌握直流电路中电压、电流和电阻三者之间的关系及运算2学会计算简单电路的电功、电功率以及导体中电流产生的热量掌握电流的磁场和电磁感应现象·3了解直流电动初和日光灯的工作原理,掌握安全用电常识,了解电视、雷达和移动通信的基本原理,掌握数字影碟机的使用和保养·4学会运用电磁学的简单知识解释相关的自然现象和生活问题人类很早就认识到了磁现象和电现象。我国在战国末期,就发现了磁铁矿吸引铁的现象;在东汉初年,就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载。但是,人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴后期,到19世纪才建立了完整的电磁理论电磁学知识及其应用对人类的影响十分巨大,电力工业和电子技术是现代社会生产、文化生活和社会生活的重要支柱。研究电磁现象的规律不仅能使我们认识周围的物质世界,更重要的是使我们能应用这些规律去改造世界,为我国的现代化建设服务。模块一电场事实聚焦——九江石油组织员工认真观摩两段安全视频在奥运即将来临的特殊日子里,江西石油主管安全的副总罗春平通过OA办公系统向所属员工下发了他个人收集到的两个典型事故案例的视频录像。一个是BP公司国外某加油站手机引发爆炸事故;另—个是国外某自助加油站静电引发火灾事故。这两段视频很有代表性,充分说明了在加油站和油库禁止使用手机及防止静电措施的正确性和必要性。罗春平建议大家认真、反复观看这两段视频,并针对事故发生的原因进行一次认真的对照检查。课题一电荷、两种电荷人们很早就岌现,有许多物体如琥珀、玻璃等与丝绸摩后,具有吸引轻微物体的本领。物体有了吸引轻微物体的性质,就说这些物体带了电或说它有了电苘。用摩擦的方法使物体带电叫做摩捺起电,带电的物体叫带电体。实验证明:物体所带的电苘只有两种,与丝绸摩擦过的破璃棒所帶的电荷叫正电苘,与毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电苘叫负电荷。电荷间具有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,物体所带电荷的多少叫做电量。在国际单位制中,电量的单位是库仑,简称库,用符号C表示。近代物理学研究表明,物质都是由分子、原子构成的。原子由带正电的原子接和带负电的核外电子组成。通常状况下,原子核所带的正电荷和电子所带的负电荷是相等的,所以原子呈电中性。于是,物体也呈电中性(即不带电)。当由于某种作用(如摩擦作用、光电作用等)破坏了物体的电中性状态,失去电子的物体,正电荷多于负电荷,物体带正电;得到电子的物体,负电荷多于正电荷,物体带负电。大量实验表明:在一个与外界没有电苘交换的系统内,在任何时刻,系统中正电荷和负电苘的代数和始终保持不变,这个结论叫做电荷守恒定律二、库仑定律·真空中两个静止点电荷间的相互作用力,与它们所带电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。电荷间的这种力叫做静电力,也叫库仑力如果用q1、q表示两个点电荷的电量,「表示它们之间的距离,F表示它们之间的静电力,则库仑定律可表示为F=Kq192·式中K是一个常量,叫做静电力常量。在国际单位制中,电量单位用C,距离单位用m,力的单位用N,则静电力常量K=9.0×10Nm2/C2三、电场和电场强度1电场实验证明:在电荷周围存在着一种不是由原子、分子组成的特殊物质电荷之间的相互作用就是通过这种特殊物质实现的,这种特殊物质叫电场。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。只要有电荷存在,在电荷的周围就存在电场。把电荷放入电场中,就会觉到力的作用,这种力叫做电场力。A、B两个点电荷相互作用时,A电荷受到的巳电荷的作用力,是B电荷的电场对A电荷施加的;同样,B电荷受到的A电荷的作用力,是A电荷的电场对B电荷施加的。两电荷之间的相互作用可用图3-1来概括。A电荷←电场←B电荷图3三、电场和电场强度2电场强度·实验表明:同一电荷在电场中的不同位置所受的电场力不同,不同电量的电荷在电场的同一位置所受电场力也不同。那么,怎样来描述电场的这一性质呢?物理学中引入了电场强度这个物理量来摧述电场的这一性质。放入电场中某一点的电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度,简称场强。若用E来表示场强,q表示检验电荷,F为受到的电场力,则有E=F/q·若F的单位用牛顿(N),q的单位用库(C),则场强的单位为牛/库(N/C)课题二静电感应和放电现象、静电感应导体内部有大量自由移动的电荷,我们称之为自由电荷。当导体不带电或不受外电场影响时,自由电荷在导体内只作无规则热运动,而没有宏观的定向移动,导体呈电中性。当导体处在电场中时,导体中的自由电荷将在电场力的作用下作宏观定向运动,从而使导体中的电荷重新分布,在导体的两端出现正、负电荷聚集。这种在外电场作用下,引起导体中的电荷重新分布而呈现出的带电现象叫做静电感应。发生静电感应时,自由电荷的定向移动会使导体内出现一个与外电场反向的附加电场,这个附加电场随着自由电荷的不断移动将逐渐加强,直到外电场与附加电场的大小相等时,即导体内场强为零时,自由电荷停止移动,这时导体处于静电平衡状态。如图3-2所示,把两块金属导体A、B用绝缘支架架空后对接在一起,在它们旁边放一带正电的小球C,这时导体A、B处于带电体C的电场中,A、B中的自由电子在电场力作用下向C球方向移动,于是在靠近带电体C的A端表面出现负电荷,而在远离带电体C的B端由于失去电子而在表面带正电荷。如果在这时,先把A、B两金属导体分开,然后去掉带电体C,则金属导体A、B上会分别带有等量异种电荷(图3-3)。这种利用静电感应使物体带电的过程叫做感应起电。g图3-2图3-3静电屏蔽实验证实,处于静电平衡状态的导体,其感应电荷分布在导体表面,导体内部场强处处为零。因此,把接地的空腔导体放入外电场中,空腔导体内不受外电场影晌。另外,若把带电体放入外壳接地的空腔导体内,导体外面也不会受到该带电体电场的影响。·综上所述,一个接地的空腔导体可以隔离内、外电场的影响,这就是静电屏蔽原理。在实际中常常用编织得相当紧密的金属网来代替空腔导体。例如高压设备周围的金属栅网,精密电子测量仪器的屏蔽装置,都是静电屏蔽的应用。事实上,电磁波透入导体的深度是很小的,因此,可以用金属壳来屏蔽电磁干扰。例如,有线电视75Ω同轴电缆的外金属网、收音机的中周、电视机的高频头的金属外壳,就是其应用。而在公共汽车内、大楼地下室等地方接打手机出现信号不良,也是由电磁屏蔽引起的。66、节制