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    用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

    2015-02-25 01:07:53易繼東
    物理之友 2015年2期
    關(guān)鍵詞:電勢(shì)理解

    易繼東

    (湖南省石門縣第一中學(xué),湖南 石門 415300)

    用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

    易繼東

    (湖南省石門縣第一中學(xué),湖南石門415300)

    摘要:在靜電場(chǎng)的學(xué)習(xí)中,很多學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)這兩個(gè)基本概念認(rèn)識(shí)不清,而正確理解它們是掌握靜電場(chǎng)知識(shí)的關(guān)鍵.筆者根據(jù)具體事例,總結(jié)了“六個(gè)不一定”,以利于學(xué)生正確理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì).

    關(guān)鍵詞:電場(chǎng)強(qiáng)度;電勢(shì);理解

    電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)是靜電學(xué)中兩個(gè)重要的基本概念,都是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量,是電場(chǎng)的固有特性,均與試探電荷q無關(guān),正確地理解和掌握這兩個(gè)概念,認(rèn)清二者之間的區(qū)別與聯(lián)系,是掌握靜電場(chǎng)知識(shí)的關(guān)鍵.

    1電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的區(qū)別

    (1)物理意義不同

    (2)矢、標(biāo)性不同

    電場(chǎng)強(qiáng)度為矢量,規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,用電場(chǎng)線來描述其大小和方向,遵守矢量合成的平行四邊形定則,當(dāng)空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在時(shí),某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和;而電勢(shì)為標(biāo)量,但有正負(fù)之分,其正或負(fù)僅表示該點(diǎn)電勢(shì)比零勢(shì)點(diǎn)高或低,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落,用代數(shù)法求和.

    2電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的聯(lián)系

    (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小表示沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落的快慢.

    (2)順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來越低,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降落最快的方向.

    (3)等勢(shì)面與電場(chǎng)線總是處處垂直的.

    (4)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系為:E=U/d.

    3用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

    (1)電場(chǎng)強(qiáng)度相等,電勢(shì)不一定相等

    如圖1所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,A、B、C、M、N五點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,故EA=EB=EC=EM=EN;但電勢(shì)大小不相等,根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落”有:φA>φB>φC>φM>φN.

    圖1

    (2)電勢(shì)相等,電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同

    圖2

    如圖2所示,與場(chǎng)源電荷+Q等距離的A、C兩點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同,故電場(chǎng)強(qiáng)度不相同,但兩者的電勢(shì)相等,即φA=φC.

    (3)場(chǎng)強(qiáng)為零,電勢(shì)不一定為零

    (4)電勢(shì)為零,場(chǎng)強(qiáng)不一定為零

    圖4

    如圖4所示,在等量異種電荷A、B連線的中點(diǎn)O處,兩點(diǎn)電荷在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,故合場(chǎng)強(qiáng)不為零,且大小等于一個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)場(chǎng)強(qiáng)的2倍.而兩點(diǎn)電荷在該點(diǎn)所產(chǎn)生電勢(shì)的代數(shù)和則為零.

    (5)電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方,電勢(shì)不一定高

    如圖5所示,在電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn),很顯然EB>EA,而根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落”可得:φA>φB.

    (6)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落,但電勢(shì)降落的方向不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向

    如圖6所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),A、B所在直線上各點(diǎn)電勢(shì)沿著從A指向B的方向依次降落,而由A指向B的方向并不是該電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向.

    圖6

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