北京高考丨靜電場(chǎng)丨電場(chǎng)線分布與特征
各位同學(xué)大家好,歡迎來到十點(diǎn)課堂,跟勇哥學(xué)物理,今天距離高考第70天,我們分享的主題是靜電場(chǎng)-電場(chǎng)線的分布與電場(chǎng)的特征。
電場(chǎng)和它的基本性質(zhì)
在電荷的周圍存在電場(chǎng),
電場(chǎng)的基本性質(zhì),就是對(duì)于放入場(chǎng)中的電荷有力的作用。
所以相互靠近的兩個(gè)電荷,他們之間是靠電場(chǎng)來相互作用的,它產(chǎn)生的力叫做庫侖力。
同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,產(chǎn)生的庫倫力的大小 F=kq1q2/r2,其中k叫做靜電力常量。
庫侖定律與萬有引力在公式的形式上是相似的,
庫侖力F=kq1q2/r2,萬有引力F=GMm/r2,他們都是與距離的平方成反比。
在微觀的粒子中,比如一個(gè)原子中,原子核帶正電,核外電子帶負(fù)電,它們之間的作用力,既有庫侖力也有萬有引力。
但通常情況下,在微觀的原子中,庫侖力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力的大小,這在我們的人教版的教材中有比較,同學(xué)們可以關(guān)注一下。
電場(chǎng)強(qiáng)度
了解庫侖力之后,我們來繼續(xù)學(xué)習(xí)表征靜電場(chǎng)強(qiáng)度的物理量,我們叫它電場(chǎng)強(qiáng)度,用E來表示。
電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 E=F/q,單位是N/C,是電場(chǎng)具有的性質(zhì),與放入場(chǎng)中的試探電荷無關(guān),拿走試探電荷之后電場(chǎng)依然存在。
電場(chǎng)強(qiáng)度E的定義式 E=F/q,除此之外,
我們還要學(xué)會(huì)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E=kQ/r2,
兩個(gè)極板之間產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)E=U/d,
所以電場(chǎng)強(qiáng)度E有三個(gè)求解的方法:定義式、點(diǎn)電荷電場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)。
電場(chǎng)強(qiáng)度E是一個(gè)矢量,既有大小也有方向,所以再求兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)候,他們的合場(chǎng)強(qiáng)要使用平行四邊形定則進(jìn)行矢量的合成。
在原創(chuàng)筆記中都已經(jīng)畫出來了,大家關(guān)注一下筆記。
電場(chǎng)線
電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì),看不見也摸不到的,所以為了形象的描述電場(chǎng),我們引入了電場(chǎng)線的概念。
電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小,電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示電場(chǎng)的方向。
電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力的作用,
如果是正電荷放入場(chǎng)中,正電荷受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)線的方向相同,如果是負(fù)電荷放入場(chǎng)中,負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)線的方向相反。
常見的電場(chǎng)線分布呢?
我們需要了解正電荷,負(fù)電荷,等量的同種電荷和等量的異種電荷,以及兩板之間產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)。
正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線是以他為中心向外呈輻射狀分布的,
負(fù)電荷是從無窮遠(yuǎn)處指向負(fù)電荷的。
在研究等量同種電荷和異種電荷的時(shí)候,我們一般畫出它的連線和中垂線,重點(diǎn)研究連線的中點(diǎn)以及中垂線上的電場(chǎng)線分布。
以等量同種電荷為例,它的中點(diǎn)o處場(chǎng)強(qiáng)等于0,因?yàn)閮蓚€(gè)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)在o點(diǎn)處相互抵消了。
從o點(diǎn)到無窮遠(yuǎn),電場(chǎng)先增大后減小。判斷中垂線上AB兩點(diǎn),先要確定它的最大值所在的位置。
等量異種電荷它的中垂線是一條等勢(shì)線,沿著中垂線從中點(diǎn)o向無窮遠(yuǎn)處延伸,電場(chǎng)強(qiáng)度是逐漸減小的。
電場(chǎng)線與等勢(shì)線的關(guān)系
在這兒我們提到了等勢(shì)線的概念,等勢(shì)線是指把電勢(shì)相等的點(diǎn)連成的一條線。
等勢(shì)線與電場(chǎng)線之間的關(guān)系有這樣幾個(gè):
第一是電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直;
第二是沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低;第三是等勢(shì)線密集的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度也是大的。
最后再來說一下勻強(qiáng)電場(chǎng)的分布。
兩個(gè)相互靠近的金屬板中間會(huì)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)的是一組等間距的平行線。里面任何兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小都是相同的,方向也是相同的。
沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低,筆記里面畫出來的電場(chǎng)線的兩點(diǎn)a、b,電勢(shì)是降低的,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直,所以等勢(shì)線也應(yīng)該是一組平行線,相鄰的兩條等勢(shì)線間的電勢(shì)差應(yīng)該是相同的。
本節(jié)有幾個(gè)重點(diǎn),我們?cè)賮砜偨Y(jié)一下,
第一是在微觀粒子中,原子核對(duì)核外電子的庫侖力要遠(yuǎn)大于它們間的萬有引力;
第二是電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì),電場(chǎng)強(qiáng)度是場(chǎng)的性質(zhì),與試探電荷無關(guān);
引入電場(chǎng)線的概念,它是來描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,是一種假想出來的,現(xiàn)實(shí)并不存在。
第三是電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,既有大小也有方向,合成時(shí)要使用平行四邊形定則,
第四是常見的電場(chǎng)線分布,我們了解了一下。
今天的分享就先到這里,謝謝大家,咱們明天見。
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