求电场强度的解题规律及方法
(1)用定义式求解:由于定义式E=F/q适用于任何电场,故都可用测得的放入电场中某点的电荷q受到的电场力F与检验电荷电量q之比值求出该点的电场强度.
(2)用E=k·Q/r2求解:此式适用于求真空中点电荷产生的电场,其方向由场源电荷Q的电性决定.若场源电荷带正电,则E的方向沿半径r向外;若场源电荷带负电,则E的方向沿半径方向指向场源电荷.
(3)用场强与电势差的关系求解(后面将学到):在匀强电场中它们的关系是:场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差,即E=U/d,式中d为沿电场线方向的距离,U为这个距离的两个点(或称为等势面)的电势差.
(4)矢量叠加法求解:已知某点的几个分场强求合场强,或已知合场强求某一分场强,则用矢量叠加法求解.
(5) 对称性求解:巧妙地在合适地方另外假设性地设置额外电荷,或将电荷巧妙地分割使问题简化而求未知电场,这都可以利用对称性求解.
三、电场线的定义:
形成象地描述电场的簇假想曲线.曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致.
几种电场电场线的分布:正点电荷、负点电荷、两等量同种电荷、两等量异种电荷、点电荷与平板带电体形成的电场及两块靠近的大小相等且互相正对、互相平行、分别带等量正电和负电的金属板间的电场(包括电场线方向和疏密,见课本,要求熟记).
静电场电场线的特点:
(1)从正电荷出发终止于负电荷(包括从正电荷出发终止于无穷远或来自无穷远终止于负电荷).
(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.
(3)电场线在某处的疏密表示该处场强的强弱;
(4)电场线不相交也不闭合.
注意:电场线不是电荷的运动轨迹,也不是客观存在的线,在特殊条件下,带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合.这些特殊条件是:①电场线是直线;②带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上;③带电粒子只受电场力作用.以上三点必须同时得到满足.
例4:在真空中,两个等量异种电荷,电荷量数值均为q,相距为r,相距为r,则两点电荷连线中点和到两点电荷距离均为r的点的场强大小分别为 、 .
2.两等量负电荷连线中垂线上合场分布如图所示,可见合场强方向都是沿中垂线指向O点,大小随着离O点距离增大而先从零增到最大,然后又逐渐减小.(用极限法分析易得此变化关系:在O点时E=0,在距O点无限远时E=0,说明中间有个极大值).
四、电势与电势能比较
|
电势 |
电势能E电 |
1 |
反映电场的能的性质 物理量 |
电荷在电场中某点时所具有的电势能 |
2 |
电场中某一点的电势 的大小,只跟电场本身有关,跟点电荷q无关 |
电势能的大小是由点电荷q和该点电势 共同决定的 |
3 |
电势差U是指电场中两点间的电势之差, .取 ,则 |
电势能差△E是指点电荷在电场中两点间的电势能之差△E=EA-EB,△E=W,取EB=0时,EA=△E |
4 |
电势沿电场线方向逐渐降落,取定零电势点后,某点的电势高于零者,为正值;某点的电势低于零者,为负值 |
正电荷( q):电势能的正负跟电势的正负相同 负电荷(-q):电势能的正负跟电势的正负相反 |
5 |
单位:伏特 |
单位:焦耳 |
6 |
联系:E电=qU,W=△E=q△U |
五、电势与电场强度的关系
|
电场强度E |
电势 |
1 |
描述电场的力的性质 |
描述电场的能的性质 |
2 |
电场中某点的场强,等于放在该点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,即 ,E在数值上等于单位电荷所受的电场力 |
电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到零电势点时的电场力所做的功, 在数值上等于单位正电荷所具有的电势能 |
3 |
矢量 |
标量 |
4 |
单位符号:N/C;v/m |
单位符号:v(1v=1J/C) |
5 |
联系:①在匀强电场中UAB=Ed(d为A、B间沿电场线方向的距离);②电势沿着电场强度的方向降落 |
例5:如图所示,匀强电场电场线与AC平行,把10-8C的负电荷从A点移至B点,电场力做功6×10-8J,AB长6cm,AB与AC成600角.求(1)场强方向;(2)设B处电势为1V,则A处电势为多少?(3)场强为多少?电子在A点电势能为多少?
例6:如图所示,A、B、C三点是匀强电场中的三个点,各点的电势分别是 , , .试画出该匀强电场的电场线分布示意图.