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各位同學大家好,歡迎來到跟勇哥學物理的直播間,本小節我們講解一下靜電場的考點7-常見的電場線分布。
在畫電場線之前,我們再來一起回顧一下幾組重要的概念和公式,大家看一下這張知識卡片。
電場強度是描述電場力的性質的物理量,有三個公式需要掌握,
定義式E=F/q,點電荷的電場E=kQ/r,還有勻強電場E=U/d。
電勢差是反映電場能量性質的一個物理量,
用U來表示,它的定義式U=W/q,(即電場力做的功除以電荷量就為電勢差);
用A點的電勢減去B點的電勢也等於電勢差,即UAB=φA-φB,還有一個推導式電勢差U=Ed,適用於勻強電場。
電勢用φ來表示,它的定義式φ=EP/q,其中EP是電勢能。
我們之前說過電場有一個基本性質,就是對放入場中的電荷有力的作用,同時放入場中的電荷,還具有電勢能。
關於電場強度、電勢差以及電勢的這幾組公式,同學們一定要背過,尤其是定義式,有的考題當中直接就問,寫出電勢的定義式,如果你沒有背過,這個得分點就得不到了。
電勢也反應的是電場的能量的性質,把一個帶電體放到電場中的某一位置,它就具有電勢能。用電勢能EP/q,就是該點的電勢。
這類似於我們在力學當中,把一個物體放到空間中的某一位置,由於它具有高度,所以就具有了重力勢能。電勢和我們之前說的高度是類似的,電勢能類似於我們之前學的重力勢能。
在這需要說明的電勢也跟高度一樣,它也具有相對性,一般我們取接地或者無窮遠處的電勢為0。
另外就是電場力做功,如果做正功,電勢能減小;電場力做負功,電勢能增加,這跟重力做正功,重力勢能減小,重力做負功重力勢能增加是相似的,這兩者我們可以對比記憶。
下面我們來說一說常見的電場線分布。
電場線實際並不存在,他是假想出來,用來形象的描述電場強度的一組圖線。
常見的電場線分布,勇哥都給大家畫出來了,同學們可以看一下,這卡片裡邊包含了正電荷、負電荷、等量的同種電荷、等量的異種電荷,以及勻強電場的電場線分布。
有關電場線我們需要掌握以下幾個知識點,
第一電場線的疏密表示場強的大小,越稀疏的地方,電場強度越小,越密集的地方,電場強度越大。另外電場強度是一個矢量,該點的電場線方向就為場強的方向。如果是曲線,那麼該點的切線方向就為場強的方向。
第二電場線與等勢面垂直,等勢面就是只把電場中電勢相等的各點連成的平面或者連成的線,叫做等勢線或者等勢面。電場線是與等勢面垂直。
第三沿電場線電勢降低,而且降低的最快。
有了以上這些知識點,我們就能夠判斷有關電場線分布的一些問題。我們再來看幾個例題。
向右滑動查看答案→
觀察圖像,就可以知道點1的場強要大於點2的場強,也要大於點3的場強。因為點1的電場線更密集一些,所以AB是錯誤的。
再來看電勢,沿電場線電勢降低,所以1的電勢要大於2的電勢,C選項是錯誤的。
2、3是在同一個等勢面上,所以2、3兩點的電勢相等,D是正確的。
本題的正確答案是選擇D。
變式訓練也比較簡單:
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觀察圖像,我們就可以看到A點的電勢要大於B點的電勢,沿電場線電勢降低嘛!
A點的場強要小於B點的場強,因為A點更稀疏,B點更密集,所以本題的正確答案A和D這兩個選項是正確的。
我們再來看兩個電荷分布的情況。
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同學們畫出等量異種電荷的電場線分布,就可以判斷出EO的場強並不等於0,所以A選項是錯誤的。
在電場線分布圖中,我們可以判斷,沿著中垂線、O點的場強要大於A點的場強,A大於B點的場強,所以B選項EA大於EB是正確的。
C這是錯誤的,因為這條中垂線是一條等勢線,等勢線上的各點電勢都是相等的,所以φA大於φB是錯誤的。
D將一電子從O點沿中中垂線移動到A點,電場一定不做功,這是正確的。沿著等勢面運動電場力不做功。
所以本題的正確答案選擇BD。
常見的電場線分布,尤其是等量異種電荷和等量同種電荷、中垂線上電場強度以及電勢的變化情況,是個難點,同學們需要多做幾個題目去體會一下。
這一節的知識點並不多,但是它涉及到的題目不少,勇哥稍後再給大家多發幾個題目進行練習。好,本節課我們暫時先分享到這裡,謝謝大家。
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