电场、电场强度基本概念的理解与掌握
2016-04-27王永久
电场、电场强度基本概念的理解与掌握
■王永久
电场、电场强度是学生从力学到电磁学过渡性学习的第一站,有其独立的概念和规律,但是也与前面的力学规律密切相连。
一、电荷守恒定律
大家学习了能量守恒定律,也学习了一定条件下的机械能守恒定律,“守恒”这个概念对同学们并不陌生。
例12013年1月15日上午10时许,陕西省蒲城县某花炮厂发生爆炸,爆炸没有造成人员伤亡,初步断定是因空气干燥,炸药堆放时间过长,由静电引发了爆炸。摩擦可以产生静电,原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体带正电1.6×10-15C,丙物体带电8×10-16C。对于最后乙、丙两物体的带电情况,下列说法中正确的是()。
A.乙物体一定带有负电荷8×10-16C
B.乙物体可能带有负电荷2.4×10-15C
C.丙物体一定带有正电荷8×10-16C
D.丙物体一定带有负电荷2.4×10-15C
解析:甲、乙、丙原来都不带电,即都没有静电荷;甲、乙摩擦导致甲失去电子1.6×10-15C而带正电,乙物体得到电子而带1.6×10-15C的负电荷;乙物体与不带电的丙物体接触,从而使一部分负电荷转移到丙物体上,可知乙、丙两物体都带负电荷,由电荷守恒定律可知,乙最终所带负电荷为1.6×10-15-8×10-16=8×10-16(C)。选项B、C、D错误,选项A正确。
二、库仑定律、电场强度
学习万有引力定律为学习库仑定律打下了基础,同时学习加速度、速度等概念也为学习电场强度打下了基础。
例2如图1所示,质量为m、带电荷量为q的小球B用绝缘细线悬挂,处于固定的带电体A产生的电场中,A可视为点电荷,B为试探电荷。当B静止时,A、B等高,细线与竖直方向的夹角为θ。已知重力加速度为g,则A在B处所产生的场强大小为()。
图1
三、电势和电势差,电场线和等势面
这几个概念可以与前面力学中的高度、高度差相联系,而电场线和等势面则是较新的概念,可以从电场线的性质入手进行分析,也为以后学习磁感线打下了基础。
例3如图2,在孤立的点电荷产生的电场中有a、b两点,a点的电势为φa,场强大小为Ea,方向与连线ab垂直。b点的电势为φb,场强大小为Eb,方向与连线ab的夹角为30°。则a、b两点的场强大小及电势高低的关系是()。
图2
A.φa>φb,Ea=Eb2 B.φa<φb,Ea=Eb2
C.φa>φb,Ea=4EbD.φa<φb,Ea=4Eb
作者单位:山东省寿光第一中学