大学物理静电场教案
教案标题：大学物理静电场教案
教学目标：
1. 理解静电场的概念和性质。
2. 掌握计算电荷分布的电势和电场强度。
3. 理解库仑定律，并能够运用该定律解决相关问题。
4. 理解电场线、电场强度、电势及其相互关系。
5. 掌握电势差、电势能和电场线密度的计算方法。
教学步骤：
引入活动：
1. 引发学生对于静电场的兴趣，可以通过一个实例或者简短的问题引导学生思考，例如：你有没有遇到过小纸屑被吸附在塑料笔上的情况？为什么？
知识讲解：
2. 介绍静电场的定义和基本概念，如电场强度和电势概念。
3. 讲解电势和电场强度的计算公式，并引导学生理解电场线的概念和表示方法。
4. 简要介绍库仑定律的概念和公式，并给出一些具体的计算例子。
案例分析：
5. 提供一些具体的静电场案例，例如点电荷、均匀带电环等，并引导学生运用所学知识计算相关的电势、电场强度和电势能等。
6. 可以设计一些小组活动或者讨论，让学生在小组内共同分析和解决案例问题，加强合作和团队合作能力。
巩固练习：
7. 提供一系列练习题，包括计算电势、电场强度和电势能等各种问题，以检验学生对于所学知识的掌握程度。
8. 引导学生思考一些拓展问题，如电荷分布对于电势和电场强度的影响，或者电势差与电场强度的关系等。
知识总结：
9. 对所学内容进行总结，强调重点和难点，并解答学生在学习过程中遇到的问题。
课堂作业：
10. 布置适当的课后作业，包括练习题、阅读参考书籍或者进行一些小型实验观察等，以巩固所学知识。
评价与反馈：
11. 设计一份针对学生学习效果的评价问卷，收集学生对于本节课的反馈和建议，以便进一步优化教学。
扩展活动：
12. 可以组织一次实践活动，例如参观静电场相关的实验室，或者邀请专业人士进行专题讲座，深化学生对静电场的理解和应用。
备注：以上教案仅供参考，具体的教学内容和教学方法可以根据实际情况进行调整。
第八章 静电场中的导体和电介质 §8-1 静电场中的导体 一、静电感应 导体的静电平衡条件 1、静电感应 2、导体静电平衡条件 （1）导体的静电平衡：当导体上没有电荷作定向运动时，称这种状态为导体的静电平衡。 （2）静电平衡条件 从场强角度看： ①导体内任一点，场强0=E ； ②导体表面上任一点E 与表面垂直。 从电势角度也可以把上述结论说成： ①?导体内各点电势相等； ②?导体表面为等势面。 用一句话说：静电平衡时导体为等势体。 二、静电平衡时导体上的电荷分布 1、导体内无空腔时电荷分布
如图所示，导体电荷为Q ，在其内作一高斯面S ，高斯定理为： ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 导体静电平衡时其内0=E ， ∴ 0=??s d E S ， 即0=∑内 S q 。 S 面是任意的，∴导体内无净电荷存在。 结论：静电平衡时，净电荷都分布在导体外表面上。 2、导体内有空腔时电荷分布 （1）腔内无其它电荷情况 如图所示，导体电量为Q ，在其内作一高斯面S ，高斯定理为： ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 静电平衡时，导体内0=E ∴ 0=∑内 S q ，即S 内净电荷为0， 空腔内无其它电荷，静电平衡时， 导体内又无净电荷 ∴ 空腔内表面上的净电荷为0。 但是，在空腔内表面上能否出现符号相反的电荷，等量的正负电荷？我们设想，假如有在这种可能，如图所示，在A 点附近出现+q ，B 点附近出现-q ，这样在腔内就分布始于正电荷上终于负电荷的电力线，由此可知，B A U U >,但静电平衡时，导体为等势体，即B A U U =，因此，假 设不成立。 结论：静电平衡时，腔内表面无净电荷分布，净电荷都分布在外表 面上，（腔内电势与导体电势相同）。 （2）空腔内有点电荷情况 如图所示，导体电量为Q ，其内腔中有点 电荷+q ，在导体内作一高斯面S ，高斯定理为 ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 静电平衡时0=E ， ∴ 0=∑内 S q 。 又因为此时导体内部无净电荷，而腔内有电荷+q ，
一、课内摘要 （一）电荷、电荷守恒定律 1、两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。 2、元电荷：一个元电荷的电量为1.6×10-19C ，是一个电子所带的电量。 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种 ①摩擦起电，摩擦的两个物体带上等量异种电荷 ②接触起电，电荷重新分配，与带电体表面形状有关，尖细部位电荷集中，平缓部位电荷稀疏。 ③感应起电，不带电的物体靠近（不接触）带电的物体，不带电的物体上出现电荷移动，遵守电荷守恒定律 4、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，系统的电荷总数是不变的． 注意：电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。 （二）库仑定律 内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 公式： 22 1r q q k F k ＝9．0×109N·m2／C2 3．适用条件：（1）真空中； （2）点电荷． 点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．点电荷很相似于我们力学中的质点． 综合练习1.1 1、如图1.1，A ，B 为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片 ，C 是带正电的小球，下列说法正确的是（ ） A 、把C 移近导体A 时，A,B 上的金属箔片都张开 B 、把 C 移近导体A ，先把A,B 分开，然后移去C ，A 、B 上的金属箔片仍张开 C 、先把C 移走，再把A,B 分开，A,B 上的金属箔片仍张开 D 、先把A,B 分开，再把C 移去，然后重新让A,B 接触，A 上的金属箔片张开，而B 上的金属箔片闭合 2、有一带正电的验电器，当一金属球A 靠近验电器的小球时，验电器的金箔张角减小，则（ ） A 、金属球可能不带电 B 、金属球可能带负电 C 、金属球可能带正电 D 、金属球一定带负电 图1.1
课堂教学设计4：高斯定理 【授课内容】：高斯定理 【所在章节】：第7章：静电场与恒定电场7.2节：高斯定理 【授课对象】：2018级大数据学院（软件工程、数字工程、网络工程专业） 【教学学时】：2学时 一、学情分析 （一）教材内容分析 本书将“高斯定理”编排在第7 章“静电场”的第2节，是整个电学部分两个基本定理之一。在本节之前，教材已经介绍了库仑定律求解真空中静止点电荷周围激发的静电场问题，学生感觉利用该定律求解静电场在有些情况下比较复杂．本节内容安排了从特殊到一般的高斯定理的归纳过程，由特殊的以点电荷为球心的球面积分模型出发，进行不断变化，最终得出一般表达式，让学生亲身经历高斯定理的推导过程．根据电荷的分布特点，选择适当的高斯面，使用此定理能够更为方便地求出具有对称性分布的电场强度，将高斯定理与库仑定律联系对比，使学生认识到用高斯定理求解具有某种对称性的带电体周围分布的电场时较一般方法更加简单方便．同时也说明了静电场是有源场．电场中高斯定理的学习为之后稳恒磁场高斯定理的学习和理工科专业后续专业课程（比如电子信息工程专业课《电磁场与波》的学习）中计算电场强度奠定了基础，学生通过学习该定理能掌握科学的思维方法和研究方法，体验物理学中的对称和谐之美。 （二）学生学习基础分析 学生在学习本节之前，已掌握了利用库仑定律求解真空中静止点电荷周围的电场强度Ｅ，体会到利用该定律求解对数学尤其是积分运算要求较高且计算过程比较复杂，那么，求解带电体周围激发的静电场Ｅ是否还有其他相对简便的方法？静电场是否是有源场？这些都是要和学生共同解决的问题．更重要的是静电场和稳恒磁场的物理规律具有一定的对称性，静电场的学习将为后续稳恒磁场的学习做铺垫。 二、教学目标设计 （一）知识与技能 1、深刻理解电场强度Ｅ的闭合曲面积分（或Ｅ的通量）与该闭合面所包围电荷之间的关系； 2、电通量概念的理解和正负的判断； 3、对于多个点电荷或连续分布带电体周围激发的电场，理解闭合曲面上Ｅ的本质
静电场教案 一．教学目标 1.知识与技能：①理解库仑定律的意义并掌握其应用 ②理解电场叠加原理并掌握应用其求点电荷 电场分布的方法 ③掌握用解析法和几何法描述静电场的方法 ④理解静电场的性质 ⑤理解高斯定理的物理意义并掌握应用其求特殊带电体 电场分布的方法 2.过程与方法：①通过整理知识框图与“三基”问题带领学生 复习本章内容,培养学生归纳知识的能力 ②通过合作讨论探究问题，培养学生进一步运 知识的能力,学习一定研究问题的科学方法 3.情感态度与价值观：创设情境，联系生活中相关物理现象和 生活技巧，激发学生对本章内容的学习 兴趣，培养学生求实的科学态度。 二．重点、难点 1.重点：①静电场的描述 ②电场叠加原理的理解和应用 ③高斯定理的理解和应用 2.难点：高斯定理的理解和应用
通量 E dS 静电平衡0E = 1 E dS ε==∑?n E E =∑n E E =∑n E E =∑n i i E E = =∑静示：电场线对q E e = 场强度n i i q E e =∑ dq E dE e =?=? 12 q q F e = 电场强度定义式 F E =
四..基本物理量 1. 电荷：q 一切电磁现象归因于物体所带电荷，电荷具有量子性，即电荷总是以一个基本单元的整数倍出现，这个基本单元 电荷的带电量为 191.60210e C -=? 2. 电力F 包括带电体与带电体之间的静电力和带电体在电场中受到的电场力 3. 电场强度F E q = 4. 电通量: cos e d E dS EdS φθ== 电通量是衡量静电场中垂直穿过某一面积元的电场线条数的量 五.基本定律 1. 库仑定律：12 204r q q F e r πε= 反映真空中两个静止点电荷之间的相互作用特点 2. 电场叠加原理：1 n i i E E == ∑ 反映当多个点电荷存在时，它们在某场点激发的总电场与他们各自单独存在时在该场点激发的电场的关系 3. 高斯定律：0 1 e in E dS q φε== ∑? 映在真空静电场内任意封闭曲面上电通量与该曲面包围的电荷代数和之间关系，它表示该电通量与封闭曲面外的电荷无关，即封闭曲面上的总电场只由曲面内的电荷决定。反 六. 基本问题 1. 静电场的图示 2. 在什么情况下可以将带电体近似看做点电荷? 3. 电力的计算和讨论 4. 利用电场叠加矢量求和方法求解分立电荷在空间某点激发的电场强度。
大学物理静电场教案 教案标题：大学物理静电场教案 教学目标： 1. 理解静电场的概念和性质。 2. 掌握计算电荷分布的电势和电场强度。 3. 理解库仑定律，并能够运用该定律解决相关问题。 4. 理解电场线、电场强度、电势及其相互关系。 5. 掌握电势差、电势能和电场线密度的计算方法。 教学步骤： 引入活动： 1. 引发学生对于静电场的兴趣，可以通过一个实例或者简短的问题引导学生思考，例如：你有没有遇到过小纸屑被吸附在塑料笔上的情况？为什么？ 知识讲解： 2. 介绍静电场的定义和基本概念，如电场强度和电势概念。 3. 讲解电势和电场强度的计算公式，并引导学生理解电场线的概念和表示方法。 4. 简要介绍库仑定律的概念和公式，并给出一些具体的计算例子。
案例分析： 5. 提供一些具体的静电场案例，例如点电荷、均匀带电环等，并引导学生运用所学知识计算相关的电势、电场强度和电势能等。 6. 可以设计一些小组活动或者讨论，让学生在小组内共同分析和解决案例问题，加强合作和团队合作能力。 巩固练习： 7. 提供一系列练习题，包括计算电势、电场强度和电势能等各种问题，以检验学生对于所学知识的掌握程度。 8. 引导学生思考一些拓展问题，如电荷分布对于电势和电场强度的影响，或者电势差与电场强度的关系等。 知识总结： 9. 对所学内容进行总结，强调重点和难点，并解答学生在学习过程中遇到的问题。 课堂作业： 10. 布置适当的课后作业，包括练习题、阅读参考书籍或者进行一些小型实验观察等，以巩固所学知识。 评价与反馈： 11. 设计一份针对学生学习效果的评价问卷，收集学生对于本节课的反馈和建议，以便进一步优化教学。
dt d R I Φ - = 1 ，在从0 = t到t时间内，通过电路的电量 ) ( 1 1 1 00 Φ - Φ = Φ ? = ? Φ = ? =? ? ?Φ Φ R d R dt dt d R dt I q t t 可见，q与) ( Φ - Φ成正比，而与磁通量改变快慢无关。设0 = t时0 = Φ，只要测出R和q、即可得到Φ；如果已知回路面积、就可以算出磁感应强度B。这就是磁通计原理。 §11. 2 动生电动势与感生电动势 一、动生电动势 1.在磁场中运动的导线内的感应电动势 电动势的定义：电源的电动势定义为单位正电荷绕闭合回路运动一周时、电源中非静电力作的功。即 ?? =l E k d ε k E为单位正电荷受的非静电力。 如果导线不闭合、则单位正电荷从导线一端a运动到另一端b时，非静电力k E作的功就是导线a、b两端的电动势。即 ?? = b a ab d l E k ε 2、动生电动势： 当导线ab在磁场B中以速度v运动时，导线ab中的电子也以速度v运动，磁场B作用在上的电子洛伦兹力 B v f? - =e 而单位正电荷受的洛伦兹力B f E k ? = - =υ e 就是动生电动势中的非静 电力。所以，动生电动势
?? ? = b a ab ) (l B d υ ε。 当导线回路闭合时、回路中的动生电动势 ?? ? =l B d ) (υ ε。 这是动生电动势的一般表示式。对此式要注意两个角度的关系： （1）υ与B的夹角θ1； （2）（υ×B）与dl的夹角θ2。 如θ1=0（或π），或 2 2 π θ=，都会使得0 = ε。 例11.1 在长直导线电流I的附近有一长度为L 的共面导线ab与长直导线垂直，a端距长直导线为d、ab以平行于长直 导线的速度v向上运动。求：ab上的感应电 动势。 解：在ab上取d l、与长直导线的距离为 r，该点的磁场 r 2 Ι μ B π = 所以d l上的感应电动势 dr r 2 Iv π dr r 2 I d d π μ π υ μ υ ε0 0cos ) (- = = ? ? =l B ab上的感应电动势? ++ = = d L d ab d d L π v I μ - dr rπ Iv μ - εln 2 2 感应电动势 ab ε为负值表示其方向从b到a，即a点电势高。 例11.2 在匀强磁场B中，导线oA绕与B平行的轴o o'以ω旋转。OA =l，OA与轴的夹角为θ。求：OA上的感应电动势。 解：取OA上一段dr、距o点为r，则其速度θ ωr υsin =，v的方向垂直纸面向内。∵υ?B与B垂直又与υ垂直 ∴υ?B在纸面内且与dr的夹角?=θ - π 2
静电场 一、基础知识 1.电场力的性质 （1）元电荷e=1.6×10-19C。 （2）静电现象：电荷在物体之间或内部的转移。 （3）静电平衡：导体中没有电荷定向移动的状态 （4）处于静电平衡的导体：a.内部场强E=0，表面场强方向与该表面垂直；b.表面和内部各点电势相等，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；c.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面； d.导体外表面越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。 （5）静电屏蔽：由于静电感应，1.导体外表面感应电荷的电场与外点场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零，从而外部电场影响不到导体内部；2.接导体壳内表面感应电荷与壳内电场在导体壳外表面以外空间叠加结果为零，从而使接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响。 （6）库伦定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间 距离的二次方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上。F=k Q1Q2 r2 ,k=9×109Nm2/C2。条件：点电荷、真 空。 （7）电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有力的作用。静止电荷产生的电场称为静电场。 （8）电场强度：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电荷量q的比值。E=F q ，单位N/C或V/m。 这是电场强度的定义式，而非决定式，场强大小决定于电场本身，与F、q无关。方向为正电荷在电场中所受的电场力的方向。 （9）点电荷场强计算式：E=k Q r2 （10）电场线：画在电场中的有方向曲线，曲线上每点的切线方向就是该点的场强方向，电场线是假想的线。电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远。电场线在电场中不相交不相切。同一电场中，电场线越密集的地方场强越大。
物理电场教案 【篇一：高二物理静电场教案】 第六章静电场 第1课时库仑定律电场强度 基础知识回顾 1．电荷、电荷守恒⑴自然界中只存在两种电荷：正电荷、负电荷．使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感应起电．⑵静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷．⑶电荷守恒：电荷即不会创生，也不会消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷总量保持不变．（一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变） 2．库仑定律⑴真空中两个点电荷之间相互作用的电场力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．即：f?kq1q2 ⑵成立条件 ①真空中（空气中也近似成立），②点电荷，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．（对带电均匀的球， r为球心间的距离）． 3．电场强度⑴电场：带电体的周围存在着的一种特殊物质，它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力．电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的．电场还具有能的性质． ⑵电场强度e：反映电场强弱和方向的物理量，是矢量． ①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力f跟它的电荷量ｑ的比值，叫该点的电场强度．即：e?f q??单位： ②场强的方向：规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向．（说明：电场中某点的场强与放入场中的试探电荷无关，而是由该点的位置和场源电何来决定．） ⑶点电荷的电场强度：e＝kq r2，其中q为场源电荷，e为场中距q为r的某点处的场强大小．对于求 均匀带电的球体或球壳外某点的场强时，r为该点到球心的距离．
静电场教案学习库仑定律与电势能的转化静电场是物理学中重要的概念之一，它涉及到电荷、电场和电势能等概念的研究与应用。在静电场中，库仑定律是描述电荷之间相互作用力的基本规律，而电势能则是电场中电荷所具有的能量特征。本文将通过教案的形式，介绍静电场教学中如何学习和理解库仑定律，并通过转化电势能的方式，加深对静电场的理解。 一、教学目标 1. 理解库仑定律的基本原理和公式； 2. 掌握利用库仑定律计算电荷间相互作用力的方法； 3. 理解电势能的概念及其在静电场中的应用； 4. 能够通过电势能的转化计算电荷间的相互作用力。 二、教学准备 1. 板书：库仑定律公式、电势能公式； 2. 实验装置：带电体、电荷计、电位计等。 三、教学过程 1. 引入静电场的概念，介绍静电场的性质和特点，并与重力场进行对比。
2. 介绍库仑定律的基本原理和公式：F = k * |q1 * q2| / r^2，其中 F为电荷间的相互作用力，k为库仑常数，q1和q2为电荷量，r为电荷 间的距离。 3. 利用实验装置演示并测量电荷间的相互作用力，并根据库仑定 律公式计算实际数值，加深学生对库仑定律的理解。 4. 引入电势能的概念，解释电势能与电荷、电势差之间的关系， 并给出电势能的计算公式：Ep = q * V，其中Ep为电势能，q为电荷量，V为电势差。 5. 结合实际例子，通过计算电势能的转化，演示如何计算电荷间 的相互作用力。例如：两个电荷分别为q1和q2，在距离为r的位置上，电势差为V，通过计算Ep = q1 * V，得到电荷q1在电场中的电势能。 同理，对于电荷q2，可计算出Ep = q2 * V。然后，通过转化电势能的 方式，即Ep = F * r，可以得到电荷间的相互作用力F。 6. 引导学生进行课堂练习和小组讨论，巩固和深化对库仑定律和 电势能转化的理解。 7. 总结本节课的内容，强调学生应掌握的知识点和学习方法。 四、教学延伸 1. 扩展库仑定律的应用：介绍库仑力在静电场中的应用，如电荷 分布、电场强度计算等。 2. 探究电势能转化的更多方法：引导学生探索不同情境下电势能 转化的方法，并进行实际问题的求解。
大学物理电磁学教案 一、引言 •介绍电磁学在物理学中的重要性和应用背景 •概述本教案的目标和安排 二、基础概念和原理 2.1 静电学 2.1.1 电荷和电场 •解释电荷的性质和两种类型（正电荷和负电荷）•描述电场与电荷之间的关系以及受力情况 2.1.2 高斯定律 •阐述高斯定律在计算静电场中的应用 2.2 磁场与磁感应强度 2.2.1 磁铁和磁场线 •定义磁铁的极性及其特性 •描述磁场线及其表示方法 2.2.2 洛伦兹力与安培定律 •讲解洛伦兹力对带有速度的带电粒子所产生的影响•简要介绍安培定律与洛伦兹力之间的关系
三、电动势和交流电路 3.1 闭合回路中的电动势（emf） 3.1.1 电动势的概念 •定义电动势并解释其物理意义 3.1.2 法拉第电磁感应定律 •描述法拉第电磁感应定律及其公式表示 3.2 交流电路 3.2.1 直流电路和交流电路的比较 •对直流和交流电路进行对比分析，包括输送能量方式和特点等3.2.2 交流电路中的频率、周期与相位关系 •解释频率、周期和相位之间的关系及其在交流电路中的应用 四、麦克斯韦方程组与电磁波 4.1 麦克斯韦方程组的导出与解释 4.1.1 法拉第定律与安培定律 •推导法拉第定律和安培定律，并讲解其物理意义 4.1.2 麦克斯韦方程组的形式与含义 •给出四个麦克斯韦方程和它们各自的物理含义
4.2 电磁波的性质与传播 4.2.1 远场近似条件下的波动方程推导与解释 •使用麦克斯韦方程组推导波动方程，解释近似条件的含义 4.2.2 电磁波的传播特性 •描述电磁波在真空和介质中传播的特性（如速度、幅度和频率等） 五、应用与实验示例 5.1 应用领域及相关技术 •简要介绍电磁学在现代社会中的应用领域，如通讯、能源传输和医学等5.2 实验示例：交流电路测量 •提供一个基于交流电路测量的实验示例，包括实验目标、步骤和数据分析等 六、总结与展望 •总结本教案对大学物理电磁学的系统介绍，并给出未来学习和深入研究的建议 以上是《大学物理电磁学教案》基本内容的提纲。根据需要，可以进一步扩展和丰富每个部分，并添加相关图表和实例以提高可读性和理解效果。
大学物理电磁场教案 引言 电磁场是物理学中一个重要的概念，它描述了电荷和电流产生的相互作用。掌握电磁场的概念和相关理论，对于理解电磁现象以及应用电磁力的原理具有重要意义。本教案将介绍大学物理电磁场的基础知识和相关应用，帮助学生深入理解电磁场的本质及其在实际中的应用。 一、电场 1.1 电荷和电场 电荷是物质的一种基本属性，它可以分为正电荷和负电荷。正电荷和负电荷之间具有相互吸引的作用力，这种作用力叫做电力。电荷所产生的作用力存在一个与电荷的性质有关的场，称为电场。 1.2 电场的性质和描述 电场具有以下几个重要的性质： - 电场是矢量场，具有大小和方向。 - 电场是通过电力线描述的，电力线的方向与电场的方向相同。 - 电力线的密度表示电场的强弱，密度越大表示电场越强。 1.3 电场的计算 根据库仑定律，已知电荷量和距离，可以计算电场的大小。电场的计算公式为： E=kQ r2 其中，$ E $ 表示电场的强度，$ k $ 表示电场常量，$ Q $ 表示电荷量，$ r $ 表示距离。 1.4 电场的叠加原理 当存在多个电荷时，每个电荷所产生的电场可以通过叠加原理求解。叠加原理指出，多个电荷所产生的电场可以看作是每个电荷所产生的电场的矢量和。 二、磁场 2.1 磁荷和磁场 磁荷是物质的另一种基本属性，它可以分为北极性磁荷和南极性磁荷。磁荷之间具有相互吸引或相互排斥的作用力，这种作用力叫做磁力。磁荷所产生的作用力存在一个与磁荷的性质有关的场，称为磁场。
2.2 磁场的性质和描述 磁场具有以下几个重要的性质： - 磁场是矢量场，具有大小和方向。 - 磁场是通过磁力线描述的，磁力线的方向与磁场的方向相同。 - 磁力线的密度表示磁场的 强弱，密度越大表示磁场越强。 2.3 磁场的计算 磁场的计算相对复杂，需要应用安培环路定理和比奥-萨伐尔定律等相关理论。我 们可以利用这些理论来计算特定几何形状、电流分布等情况下的磁场强度。 2.4 磁场的叠加原理 当存在多个磁荷时，每个磁荷所产生的磁场可以通过叠加原理求解。叠加原理指出，多个磁荷所产生的磁场可以看作是每个磁荷所产生的磁场的矢量和。 三、电磁场的相互作用 3.1 洛伦兹力和洛伦兹定律 洛伦兹力描述了电荷或磁荷在电场或磁场中所受到的力。洛伦兹定律给出了洛伦兹力的计算公式。电磁场的相互作用可以通过洛伦兹力和洛伦兹定律来描述和计算。 3.2 电磁感应和法拉第定律 根据法拉第定律，当磁场发生变化时，会在电路中产生感应电动势。这个现象称为电磁感应。电磁感应的原理可以通过法拉第定律来描述和计算。 3.3 电磁场的应用 电磁场在现代科技和工业中有着广泛的应用。例如，电磁场可以应用于电动机、发电机、变压器等电力设备。电磁场还用于通信、雷达、医学成像等领域。 四、实验教学案例 4.1 电场实验：静电平衡实验 在静电平衡实验中，通过利用金叶电偶和电荷间的电场相互作用来测量电荷量和电场强度。这个实验可以帮助学生直观地理解电场的基本性质和计算方法。 4.2 磁场实验：安培测定定则实验 在安培测定定则实验中，通过利用安培环路定理和比奥-萨伐尔定律来测量电流和 磁场强度。这个实验可以帮助学生理解磁场的基本性质和计算方法。
大学物理通用教程电磁学教学设计 一、教学目标 本节课程旨在帮助学生了解电场和磁场的基本概念及其应用，掌握电磁场的基本方程和法定电磁学的基本原理，能够解决一些基本的电磁学问题，为相关专业的深入学习做好铺垫。 二、教学内容 1.电场概念和电场强度 2.电势和电势差 3.静电场中的高斯定理 4.电势和电场强度的关系及应用 5.磁力线和磁感应强度 6.安培环路定理和法拉第电磁感应定律 7.电磁波的基本概念和性质 三、教学方法 1.归纳法教学法：先通过实验或现象引入概念，然后让学生总结概念的 定义和相关定理，并解决相关问题。 2.启发式教学法：让学生通过一些图片、视频等媒介，自主发现规律和 定律，促使学生主动掌握相关内容。 3.互动教学法：老师通过提问、讨论等方式，与学生互动，促进学生思 考并互相学习。
四、教学步骤 步骤一：引入概念 通过展示一些电场和磁场的实验现象，引入电磁学的概念，并简单介绍相关定 律和规律。 步骤二：讲解概念和定义 讲解电场和磁场的概念、电场强度和磁感应强度的概念和定义，以及电势和电 势差的概念和计算方法。 步骤三：讲解相关定理和定律 讲解静电场中的高斯定理、安培环路定理和法拉第电磁感应定律等相关定理和 定律，并让学生通过练习掌握相关内容。 步骤四：讲解应用题 讲解电场和磁场的应用题，如计算电势和电场强度的关系，计算磁感应强度和 电流的关系，以及解决一些基本的电磁学问题。 步骤五：讲解电磁波的基本概念和性质 通过简单介绍电磁波的基本概念和性质，引导学生了解电磁波的形成和传播。 步骤六：总结和应用 通过讨论和总结，让学生掌握电磁学的基本概念和应用，为进一步学习和研究 打下基础。 五、教学评价 通过学生自主总结、小组讨论、考试成绩等方式，对学生的学习情况进行评价，对教学效果进行反思和改进。
高三物理课复习〔静电场〕教案教学设计 高三物理课复习〔静电场〕教案教学设计 冲坡中学罗凯 教学目标 通过复习整理静电场的规律、概念，建立静电扬的知识结构。利用场的思想、场叠加的思想认识和解决电场问题，加深对静电场的理解。 教学重点、难点分析 静电场局部的内容概念性强，规律内容含义深刻，是有关知识应用的根底。但由于概念和规律较抽象，对掌握这些概念和规律造成了肯定的难度。所以，恰当地建立有关的知识结构，处理好概念之间、规律之间的关系，是解决复习困难的有效方法。 教学过程设计 教师活动 一、对规律和概念的回忆 从本节课开始，我们复习静电场的有关知识，请同学们回忆一下，我们原来学过的规律和概念都有哪些？〔将学生分组，进行回忆和整理〕学生活动 学生按组，回忆已学的有关知识，相互提示，相互启发。 在教师的安排下，每组学生选择一名代表，将他们整理的知识内容写在黑板上。〔安排3个，由于内容根本相同，其它组再做一些补充。〕学生代表上台。 建立知识结构： 从同学们整理出来的知识内容上看，根本上能够把静电场的有关内容列举出来，但一般来说，每个同学在整理知识时，方法方法又有所区别。为了使知识在我们头脑中更有利于理解和记忆，建立一个适宜于自己的知识结构网络是
必要的和有效的。下面，我们来共同构造这个静电场局部的知识结构网络。 〔带着学生整理和建立静电场的知识结构，知识结构图表见附图〕 二、静电场概念的几个问题商量 1．场概念的稳固 〔问题1〕带电小球A、C相距30cm，均带正电。当一个带有负电的小球B放在A、C间连线的直线上，且B、C相距20cm时，可使C恰受电场力平衡。 A、B、C均可看成点电荷。①A、B所带电量应满足什么关系？②如果要求A、 B、C三球所受电场力同时平衡，它们的电量应满足什么关系？ 学生读题、思考，找学生说出解决方法。 通过对此题的分析和求解，可以加深对场强概念和场强叠加的理解。学生一般从受力平衡的角度进行分析，利用库仑定律求解。在学生解题的根底上做以下分析。 分析与解：①C处于平衡状态，实际上是要求C处在A、B形成的电场中的电场强度为零的地方。 既然C所在处的合场强为零，那么，C所带电量的正或负、电量的多或少均对其平衡无影响。 ②再以A或B带电小球为研究对象，利用上面的方法分析和解决。 答案：①qA∶qB=9∶4，②qA∶qB∶qC=9∶4∶36。 问题2]如图3－1－1所示，在方框地域内有匀强电场，已知UA=2V，UB=－6V，UC=－2V。试用作图法画出电场中电场线的方向。 学生读题、思考。找学生在黑板上作图。 通过此题的分析和解决，使学生对匀强电场的理解更深刻。 分析和解：据题A、B两点间的电势差为8V，A、C两点间的电势差为4V。所以，先将A、B两点用直线连接，则A、B两点间的中点的电势为4V，与C 点的电势相同。将这两点连起来，就是电势为－2V的等势线，电场线应与该
大学物理电磁学教案 1. 引言 1.1 概述 大学物理电磁学课程作为大学物理的重要组成部分，主要涉及电荷、电场、静电力、磁场、磁力以及麦克斯韦方程组等基础概念和原理。这门课程旨在帮助学生深入理解电磁现象的本质，并掌握相关的数学和物理计算方法。通过这门课程的学习，学生将能够应用所学知识解决实际问题，为日后进一步研究和专业发展打下坚实基础。 1.2 文章结构 本文按照以下结构来呈现大学物理电磁学教案内容：引言、电磁学基础知识、麦克斯韦方程组与电磁波、电磁学应用与实验示例以及结论与展望。其中，引言部分将介绍文章内容的概要，并给出本文档的目的和结构。 1.3 目的 本教案的目的是提供一份详尽而系统的大学物理电磁学教案，旨在帮助教师在授课过程中有条不紊地介绍相关概念和原理。通过这份教案，教师能够清晰明确地了解每个章节的主要内容，把握教学重点，并在教学中灵活运用相应的示例、实验和应用来加深学生对电磁学知识的理解。同时，本教案也为学生提供了一份系
统而完整的学习参考资料，方便他们在课后巩固知识、复习备考，在解决相关问题时能有一定的指导。 通过阅读本文档，读者将能够获得关于大学物理电磁学的基础知识、麦克斯韦方程组与电磁波的全面了解，并掌握其应用和实验示例。最后，文章还会对所讲述内容进行总结回顾，并为未来大学物理教育改进提供建议，探讨未来可能的研究方向。 2. 电磁学基础知识 2.1 电荷和电场 在电磁学中，基本的概念是电荷和电场。电荷是物质所带有的一个属性，它可以是正电荷或负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。当一物体带有多余的正或负电子时，它将具有净正或净负电荷。 围绕任何一个带有净正或净负电荷的物体，都会产生一个称为电场的区域。这个区域内存在力场，对其他带电粒子施加力。在该区域内受力的大小与方向取决于粒子所处位置与该带电物体之间的距离和特定公式。 2.2 静电场和静电力 一个静止不动的带有净正或净负电荷物体，形成了一个静态（静止）的输送给周围空间中所有其它带小量恋绩线性鬼地理坡度者每单位戏一叫“屈采可文”克味
工程内容 教学目的 1、理解静电场的电场强度和电势的概念,掌握电场强度叠加原理和电势叠加原理.理解电势与电场强度的积分关系.能计算一些简单问题中的电场强度和电势. 2、理解静电场的规律：高斯定理和环路定理.掌握用高斯定理计算电场强度的条件和方法. 教学重点1、电场强度和电势的叠加原理及其应用. 2、高斯定理的物理意义；应用高斯定理计算电场强度的条件和方法. 3、由电势与电场强度的积分关系求电势. 教学难点1、两个叠加原理. 2、高斯定理和环路定理. 讲授技巧 事项 1“在引入电势概念时,强调“电场力的功一环路定理一电势能一电势〞这个分析顺序. 2、在讲高斯定理时,强调静电场的有源性质,强调用来求E时的条件和方法. 备注
第11章稳恒磁场 工程 内容 1、理解磁感应强度的概念.掌握毕奥-萨伐尔定律,能计算一些简单 问题中的磁感应强 度. 2、理解稳恒磁场的规律：磁场高斯定理和安培环路定理.掌握用安培环路定理计算B的条件和方法. 教学 目的 3、掌握安培定律和洛伦兹力公式.能计算简单几何形状载流导 体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀磁 场中所受的力和力矩.能分析点电荷在均匀电场和均匀磁场中的受力和运 动. 本章教学重点1、毕奥-萨伐尔定律,计算一些简单问题中的磁感应强度. 2、安培环路定理.用安培环路定理计算B的条件和方法. 3、磁场力. 1、毕奥-萨伐尔定律及其应用. 2、矢量叉乘积的方向. 本章教学难点
讲授技巧 事项1、注意与静电场的性质、公式进行比拟、记忆. 2、应反复小范叉乘积力1可确实定方法. 备注 第12 章电磁感应、交变电磁场 工程内容 教学目的1、理解电动势的概念. 2、掌握法拉第电磁感应定律.理解动生电动势及感生电动势. 3、了解自感系数和互感系数. 4、了解麦克斯韦电磁场理论和麦克斯韦方程组积分形式. 教学重点1、法拉第电磁感应定律及楞次定律. 2、动生电动势和感生电动势的求法.
《大学物理学》教案 教学课题：§8.2 电通量高斯定理 选用教材：赵近芳.《大学物理学》（第3版）.北京邮电大学出版社 教学指标 课题：§8.2 电通量高斯定理 课型：新授课 课时：1课时 教学目标： 1.学生理解电通量的概念 2.学生掌握各种几何面电通量的计算 3.学生通过典型例题分析，自行导出高斯定理 4.学生正确理解高斯定理的含义，并能简单运用 教学内容： 1.电通量指电场线对于某几何面的通过量值，对电通量概念的理解是导出 高斯定理的前提与基础。 2.高斯定理是静电学部分非常重要的定理之一，是计算具有高度对称性静 电场的强大理论工具。 3.高斯定理表明了场强通过任意闭合曲面的通量与闭合曲面内的电荷之间 的数值关系，高斯定理内容的正确理解是准确运用高斯定理的保证。 教学重点：高斯定理内容 教学难点：高斯定理理解 教学方法与手段：知识点的推进遵从循序渐进、由表及里的原则。以多媒体教学为主要手段，辅以板书展示，利用详细语言讲授的方法，让学生通过眼、耳、大脑共同的感知，达到传授理论的目的。讲解过程结合适当练习达到具体、直观强化理论的目的。
教学过程： （一）导入新课 前面我们已经开始了静电场部分的学习，首先学习了库仑定律，我们知道了静止电荷周围存在静电场，并且用电场强度 q F E =定量的描述电场的性质，还学习了电场的计算，由点电荷的电场r r q E 2041 πε= ，采用叠加原理计算各种带电体的电场分布。 我们本节课内继续研究静电场，进入本章第二节，电通量 高斯定理，这两点就是本堂课的重点。我们将学习电通量的计算、导出高斯定理、并准确理解定理内容。 （二）讲授新课 § 8.2 电通量 高斯定理 一、电场线 (Electric Field Lines) 1、 电场线 2E 的量值。几种常见电场线分布图 板书1： 点电荷的电场 r r q E 2041 πε= 幻灯片1 根据点电荷电场线图理解定义， 电场线不仅要体 现各点场强方向还应反应出各点场强大小，如何？ 幻灯片2 板书2： 一、电场线 ⊥ = dS d E e Φ 幻灯片3 简单验证“不中断不相交”，能否出现两个切线方向的交点？ 幻灯片4 当0180θ> 如何？ 负点电荷电力线
《电磁学》教案 授课教师富笑男职称副教授学历（学位）博士研究生（博士）授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1) 使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋，2006年12月第二版，高等教育出版社 教学要求 使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象，系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础 考核办法考试成绩占70 % 平时成绩占30 %（平时成绩包括：作业、上课回答问题、小论文等） 学时分配 教学环节 教学时数 课程内容 讲 课 习 题 课 绪论 第一章静电场恒定电流场 16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电 磁波电磁单位制 8 总复习 2 参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社 2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷，（美）E.M.珀塞尔著，南开大学物理系译，1979年6月，科学出版社 3.《电磁学》，贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社 4.《电磁学》，胡友秋，程福臻，刘之景编，1997年3月，高等教育出版社， 教学后记1．电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要：根据现代化的需要，把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，并注意介绍现代科学技术的重要成果。 2．正确处理思想教育和基础知识的关系：电磁学理论与实践的关系是非常密切的。因此，电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则，要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。 同时，在理论联系实际中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。在理论联系实践中，还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用，电磁理论发展的前沿知识。
第十章 电磁感应 §10-1法拉第电磁感应定律 一、电磁感应现象，感应电动势 电磁感应现象可通过两类实验来说明： 1．实验 1）磁场不变而线圈运动 2）磁场随时变化线圈不动 2．感应电动势 由上两个实验可知：当通过一个闭合导体回路的磁通量变化时，不管这种变化的原因如何（如：线圈运动，变；或不变线圈运动），回路中就有电流产生，这种现象就是电磁感应现象，回路中电流称为感应电流。 3．电动势的数学定义式 定义：把单位正电荷绕闭合回路一周时非静电力做的功定义为该回路的电动势，即 () ⎰•=l K l d K ：非静电力 ε （10-1） 说明：（1）由于非静电力只存在电源内部，电源电动势又可表示为 ⎰•=正极负极 l d K ε 表明：电源电动势的大小等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功。 （2）闭合回路上处处有非静电力时，整个回路都是电源，这时电动势用普遍式 表示：() ⎰•=l K l d K ：非静电力 ε （3）电动势是标量，和电势一样，将它规定一个方向，把从负极经电源内部到正极的方向规定为电动势的方向。
二法拉第电磁感应定律 1、定律表述 在一闭合回路上产生的感应电动势与通过回路所围面积的磁通量对时间的变化率成正比。数学表达式： dt d k i Φ -=ε 在SI 制中，1=k ，（S t V Wb :;:;:εΦ），有 dt d i Φ -=ε （10-2） 上式中“-”号说明方向。 2、i ε方向的确定 为确定i ε，首先在回路上取一个绕行方向。规定回路绕行方向与回路所围面积的正法向满足右手旋不定关系。在此基础上求出通过回路上所围面积的磁通量，根据 dt d i Φ -=ε计算i ε。 ,0>Φ00<⇒>Φi dt d ε ,0>Φ00>⇒<Φ i dt d ε 沿回路绕行反方向 沿回路绕行方向:0:0<>i ε 此外，感应电动势的方向也可用楞次定律来判断。楞次定律表述：闭合回路感应电流形成的磁场关系抵抗产生电流的磁通量变化。 说明：（1）实际上，法拉第电磁感应定律中的“-”号是楞次定律的数学表述。 （2）楞次定律是能量守恒定律的反映。 例10-1：设有矩形回路放在匀强磁场中，如图所示，AB 边也可以左右滑动，设以匀速 度向右运动，求回路中感应电动势。 解：取回路顺时针绕行，l AB =,x AD =, 则通过线圈磁通量为 BLx BS 0cos BS S B ===•=Φ 由法拉第电磁感应定律有：