等量异号点电荷电场线 也谈两等量同种点电荷电场的电场线
时间:2019-04-22 05:03:11 来源:QQ空间素材网 本文已影响 人
电场线是人们为形象描述电场中各点电场强度的大小和方向,由电磁学的先驱法拉第倡导采用的假想曲线。电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。�
电场线具有如下的基本特点。�
(1)电场强度不为零或者说只要有电场的地方,就能画出电场线;�
(2)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷;�
(3)电场线在电场中不相交,也不相切;�
(4)同一幅电场分布图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏;�
(5)沿电场线方向,电势降低最快。�
根据以上特点,可以很方便地判断某点(或空间)电场的有无,判断电场中某点的电场强度方向,比较电场中不同点的电场强度的大小。�
图1 图2�
教学实践发现,不少高中教材和教辅材料,给出的两等量同种(以正电荷为例)点电荷周围电场在纸面内(下同)的电场线的图示,都是如图1所示的电场线分布。相比较,较为准确的图2所示的两等量正点电荷周围电场的电场线分布,均缺少非常关键的两条(或四条)电场线。�
我们用试探电荷在两等量正点电荷的电场中进行受力试探,可以发现,在两场源电荷所在的有限空间,除在其连线和中垂线(或面)交点处,试探电荷不受静电力外,其余各点均受静电力作用,由电场线的基本特点可知,图2全面形象地描述了两等量正点电荷周围的电场。�
相比图1,补充上的两条(或四条)电场线存在的合理性,从以下两个侧面可以说明。�
可以认为分别从两正电荷出发沿其连线的电场线,到无限接近中点时,分别折向中垂线方向,这样说来,相比图1,补充上的电场线为两条。�
我们也可以假想,以两场源点电荷连线的中点为球心、半径趋近于零的球面(图中显示的是在纸面上的截面)上有成对的正、负电荷,从场源电荷发出沿其连线的电场线终止于球面上的负电荷,从球面上的正电荷出发的电场线沿中垂线射向无限远,这样说来,相比图1,补充上的电场线为四条。�
其实,这两种观点不影响图2所示电场线分布的正确性,只是帮助我们对相对图1补充的电场线,找个存在的借口而已。�
图2更全面、直观地显示了电荷量相等的两正点电荷电场的分布情景,特别是以下部位的电场强度及其变化规律。�
(1)两点电荷连线中点的电场强度为零;�
(2)两点电荷之间连线上,越靠近中点,电场强度越小;�
(3)沿两点电荷连线的中垂线,从中点向外,电场强度先增大,后减小。�
图3
例题:
如图3所示,在电荷量相等的两正点电荷的电场中,a、b是两场源电荷连线上的两点,点b、c、d位于两场源电荷连线的中垂线上。以下说法正确的有�( )。��
�A.�电势φ�a>φ�b�
�B.�b点的电场强度E�b=0�
�C.�电场强度E�c>E�d�
�D.�将负电荷从d点移到c点的过程中,静电力做正功�
解析:由图2电场线的分布可以判断,只有说法�C�不妥。如果c 、d两点均较靠近b点,则有E�c<E�d;如果c 、d两点均离b点较远,则有E�c>E�d;如果c点较靠近b点,而d点离b点较远,则c 、d两点的电场强度的大小,仅依图2不可比较。由此知说法正确的是�A、B、D�。�
图4
练习:如图4所示,a、b为真空中两个带等量正电荷的固定的小球,O为a、b连线的中点,c、d为中垂线上的两对称点,且离O点很近,若在c点由静止释放一个电子,关于电子的运动,以下叙述正确的有( )。�
�A.�在c→O的过程中,电子做匀加速运动�
�B.�在c→O的过程中,电子做加速度减小的变加速运动�
�C.�在O点电子的速度最大、加速度为零�
�D.� 电子在c、d间沿中垂线做往复振动�
答案:�B、C、D�。�
(责任编辑 易志毅)