1、定义:在电场中,如果各点的场强的大小和方向都相同,这样的电场叫匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。
2、场源:相距很近,带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场,除边缘部分外,可以看做匀强电场
电场中图像类问题的解法:
1.电场的E—x图像与φ一x图像
在给定了电场的E—x图像时,可以由图线确定x 轴上各点场强的大小及方向。此外还可以确定x轴上各点的电势变化情况:E—x图线与x轴所围图形的面积表示电势差。
在给定了电场的φ—x图像时,除了可以直接确定x轴上各点电势的高低及电势变化情况,还可以确定x 轴上各点场强(或沿x轴方向上的场强分量)的大小及方向:图线斜率大小表示场强大小,斜率正负表示场强方向。
当E一x图像或φ一x图像与粒子运动相结合时,可利用电场力与场强、加速度的关系及电场力做功与动能、电势能和电势等的关系来解决涉及粒子电性、电场力、电势能、动能、速度、加速度等的相关问题。
在这类题目中,还可以把E—x图像或φ一x图像假设为我们熟悉的、符合给定变化规律的某一种电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
2.粒子运动的v一t图像当带电粒子只在电场力作用下运动时,如果给出了粒子运动的速度图像,则从速度图像上能确定粒子运动的加速度方向、加速度大小变化情况,进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低等情况判定出来。
3.粒子运动的v一x图像
在v一x图像中,图像的斜率并不是粒子运动的加速度,虽然从 v一x图像仍可判定粒子是加速运动还是减速运动,但加速度的大小变化情况却不一定能够判定出来,如在图中,图线的某点切线斜率:所以在粒子经过某位置时的加速度a=kv。图线①③所表示的粒子在运动中加速度增大,图线④⑤ 所表示的粒子在运动中加速度减小,而图线②⑥表示的粒子在运动中加速度变化情况不能确定。
在能够确定粒子运动中加速度的变化情况之后,解决问题的方法与已知v—t图像相同。
给定带电粒子运动轨迹类问题的解法:
在涉及带电粒子运动轨迹的问题中,主要有三种类型:一是与电场线相结合,其中有给定电场方向和电场线方向未知的两种情况;二是与等势线相结合,有标出等势线电势数值和未标出电势数值的两种情况;三是给定场源电荷的情况。
解决这类问题的第一步先要根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向范围,判定出带电粒子受到合外力的方向范围,由运动轨迹的切线判定出带电粒子的初速度、末速度及特殊位置的速度方向。
第二步由电场线分布、等势线分布、场源电荷的位置确定电场力的方向。电场力的方向应与所在处电场线、等势面的垂线在同一直线上,至于给定的是场源电荷时,单一场源电荷看该点与场源电荷的连线,多个场源电荷时利用场的叠加原理。
第三步由电场力的方向与速度方向问的夹角,确定粒子运动中电场力做功情况、动能变化情况,电势能变化情况。若是粒子的电性已知或电场线的方向已知、等势线的电势高低已知、场源电荷电性已知时,可由其一判定另一种情况。
第四步在涉及受力大小、加速度大小变化情况时,可将电场线分布疏密程度、等势线分布疏密程度与场源电荷相对位置的变化等情况相联系。
相关高中物理知识点:电场强度的定义式
电场强度:
计算场强的四种方法:
1.计算电场强度的常用方法——公式法
(1)是电场强度的定义式,适用于任何电场,电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷无关,试探电荷q充当“测量工具”的作用。
(2)要是真空中点电荷电场强度的计算式,E 由场源电荷Q和某点到场源电荷的距离r决定。
(3)是场强与电势差的关系式,只适用于匀强电场,注意式中的d为两点间的距离在场强方向的投影。
2.计算多个电荷形成的电场强度的方法——叠加法
当空间的电场由几个点电荷共同激发的时候,空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和,其合成遵循矢量合成的平行四边形定则。
3.计算特殊带电体产生的电场强度的方法
(1)补偿法对于某些物理问题,当直接去解待求的A很困难或没有条件求解时,可设法补上一个B,补偿的原则是使A+B成为一个完整的模型,从而使A+B变得易于求解,而且,补上去的B也必须容易求解。这样,待求的A便可从两者的差值中获得,问题就迎刃而解了,这就是解物理题时常用的补偿法。用这个方法可算出一些特殊的带电体所产生的电场强度。
(2)微元法在某些问题中,场源带电体的形状特殊,不能直接求解场源带电体在空间某点所产生的总电场,此时可将场源带电体分割,在高中阶段,这类问题中分割后的微元常有部分微元关于待求点对称,这就可以利用场的叠加及对称性来解题。
4.计算感应电荷产生的电场强度的常用方法—— 静电平衡法根据静电平衡时导体内部场强处处为零的特点,外部场强与感应电荷产生的场强(附加电场)的合场强为零,可知,这样就可以把复杂问题变简单了。
相关高中物理知识点:点电荷的电场强度
点电荷的场强:
1、大小:点电荷产生的电场,某点场强大小与场源电荷的电荷量成正比,与该点到场源电荷的距离的平方成反比
2、方向:场源电荷是正电荷时,某点场强方向沿该点与场源电荷的连线背离场源电荷,场源电荷是负电荷时则相反,如图
3、表达式:其中Q是场源电荷的电荷量,r是该点到场源电荷的距离
4、适用条件:①真空中②点电荷
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