自然科學基礎知識幽默來自智慧，惡語來自無能第三單元電與磁Contents電場恒定電流e磁場和電磁感應一4電磁波學習目標】1掌握電場和磁場的基礎知識,掌握直流電路中電壓、電流和電阻三者之間的關系及運算2學會計算簡單電路的電功、電功率以及導體中電流產生的熱量掌握電流的磁場和電磁感應現象·3了解直流電動初和日光燈的工作原理,掌握安全用電常識,了解電視、雷達和移動通信的基本原理,掌握數字影碟機的使用和保養·4學會運用電磁學的簡單知識解釋相關的自然現象和生活問題人類很早就認識到了磁現象和電現象。我國在戰國末期,就發現了磁鐵礦吸引鐵的現象;在東漢初年,就有帶電的琥珀吸引輕小物體的文字記載。但是,人類對電磁現象的系統研究卻是在歐洲文藝復興后期,到19世紀才建立了完整的電磁理論電磁學知識及其應用對人類的影響十分巨大,電力工業和電子技術是現代社會生產、文化生活和社會生活的重要支柱。研究電磁現象的規律不僅能使我們認識周圍的物質世界,更重要的是使我們能應用這些規律去改造世界,為我國的現代化建設服務。模塊一電場事實聚焦——九江石油組織員工認真觀摩兩段安全視頻在奧運即將來臨的特殊日子里,江西石油主管安全的副總羅春平通過OA辦公系統向所屬員工下發了他個人收集到的兩個典型事故案例的視頻錄像。一個是BP公司國外某加油站手機引發爆炸事故;另—個是國外某自助加油站靜電引發火災事故。這兩段視頻很有代表性,充分說明了在加油站和油庫禁止使用手機及防止靜電措施的正確性和必要性。羅春平建議大家認真、反復觀看這兩段視頻,并針對事故發生的原因進行一次認真的對照檢查。課題一電荷、兩種電荷人們很早就岌現,有許多物體如琥珀、玻璃等與絲綢摩后,具有吸引輕微物體的本領。物體有了吸引輕微物體的性質,就說這些物體帶了電或說它有了電苘。用摩擦的方法使物體帶電叫做摩捺起電,帶電的物體叫帶電體。實驗證明:物體所帶的電苘只有兩種,與絲綢摩擦過的破璃棒所帶的電荷叫正電苘,與毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電苘叫負電荷。電荷間具有相互作用,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,物體所帶電荷的多少叫做電量。在國際單位制中,電量的單位是庫侖,簡稱庫,用符號C表示。近代物理學研究表明,物質都是由分子、原子構成的。原子由帶正電的原子接和帶負電的核外電子組成。通常狀況下,原子核所帶的正電荷和電子所帶的負電荷是相等的,所以原子呈電中性。于是,物體也呈電中性(即不帶電)。當由于某種作用(如摩擦作用、光電作用等)破壞了物體的電中性狀態,失去電子的物體,正電荷多于負電荷,物體帶正電;得到電子的物體,負電荷多于正電荷,物體帶負電。大量實驗表明:在一個與外界沒有電苘交換的系統內,在任何時刻,系統中正電荷和負電苘的代數和始終保持不變,這個結論叫做電荷守恒定律二、庫侖定律·真空中兩個靜止點電荷間的相互作用力,與它們所帶電荷量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。電荷間的這種力叫做靜電力,也叫庫侖力如果用q1、q表示兩個點電荷的電量,「表示它們之間的距離,F表示它們之間的靜電力,則庫侖定律可表示為F=Kq192·式中K是一個常量,叫做靜電力常量。在國際單位制中,電量單位用C,距離單位用m,力的單位用N,則靜電力常量K=9.0×10Nm2/C2三、電場和電場強度1電場實驗證明:在電荷周圍存在著一種不是由原子、分子組成的特殊物質電荷之間的相互作用就是通過這種特殊物質實現的,這種特殊物質叫電場。電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用。只要有電荷存在,在電荷的周圍就存在電場。把電荷放入電場中,就會覺到力的作用,這種力叫做電場力。A、B兩個點電荷相互作用時,A電荷受到的巳電荷的作用力,是B電荷的電場對A電荷施加的;同樣,B電荷受到的A電荷的作用力,是A電荷的電場對B電荷施加的。兩電荷之間的相互作用可用圖3-1來概括。A電荷←電場←B電荷圖3三、電場和電場強度2電場強度·實驗表明:同一電荷在電場中的不同位置所受的電場力不同,不同電量的電荷在電場的同一位置所受電場力也不同。那么,怎樣來描述電場的這一性質呢?物理學中引入了電場強度這個物理量來摧述電場的這一性質。放入電場中某一點的電荷受到的電場力與它的電量的比值叫做這一點的電場強度,簡稱場強。若用E來表示場強,q表示檢驗電荷,F為受到的電場力,則有E=F/q·若F的單位用牛頓(N),q的單位用庫(C),則場強的單位為牛/庫(N/C)課題二靜電感應和放電現象、靜電感應導體內部有大量自由移動的電荷,我們稱之為自由電荷。當導體不帶電或不受外電場影響時,自由電荷在導體內只作無規則熱運動,而沒有宏觀的定向移動,導體呈電中性。當導體處在電場中時,導體中的自由電荷將在電場力的作用下作宏觀定向運動,從而使導體中的電荷重新分布,在導體的兩端出現正、負電荷聚集。這種在外電場作用下,引起導體中的電荷重新分布而呈現出的帶電現象叫做靜電感應。發生靜電感應時,自由電荷的定向移動會使導體內出現一個與外電場反向的附加電場,這個附加電場隨著自由電荷的不斷移動將逐漸加強,直到外電場與附加電場的大小相等時,即導體內場強為零時,自由電荷停止移動,這時導體處于靜電平衡狀態。如圖3-2所示,把兩塊金屬導體A、B用絕緣支架架空后對接在一起,在它們旁邊放一帶正電的小球C,這時導體A、B處于帶電體C的電場中,A、B中的自由電子在電場力作用下向C球方向移動,于是在靠近帶電體C的A端表面出現負電荷,而在遠離帶電體C的B端由于失去電子而在表面帶正電荷。如果在這時,先把A、B兩金屬導體分開,然后去掉帶電體C,則金屬導體A、B上會分別帶有等量異種電荷(圖3-3)。這種利用靜電感應使物體帶電的過程叫做感應起電。g圖3-2圖3-3靜電屏蔽實驗證實,處于靜電平衡狀態的導體,其感應電荷分布在導體表面,導體內部場強處處為零。因此,把接地的空腔導體放入外電場中,空腔導體內不受外電場影晌。另外,若把帶電體放入外殼接地的空腔導體內,導體外面也不會受到該帶電體電場的影響。·綜上所述,一個接地的空腔導體可以隔離內、外電場的影響,這就是靜電屏蔽原理。在實際中常常用編織得相當緊密的金屬網來代替空腔導體。例如高壓設備周圍的金屬柵網,精密電子測量儀器的屏蔽裝置,都是靜電屏蔽的應用。事實上,電磁波透入導體的深度是很小的,因此,可以用金屬殼來屏蔽電磁干擾。例如,有線電視75Ω同軸電纜的外金屬網、收音機的中周、電視機的高頻頭的金屬外殼,就是其應用。而在公共汽車內、大樓地下室等地方接打手機出現信號不良,也是由電磁屏蔽引起的。66、節制