库仑定律电场强度
电场强度计算方法
电场强度计算方法电场强度是描述电场空间分布情况的物理量。
在实际应用中，为了准确计算电场强度，我们需要利用电荷的数量和位置信息来进行计算。
本文将介绍几种常用的电场强度计算方法。
方法一：库仑定律库仑定律是计算电荷间电场强度的基本定律。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场强度可以通过公式进行计算：E = k * (q / r²)其中，E表示电场强度，k是库仑常数，q是电荷大小，r是电荷间的距离。
这个公式适用于计算单个电荷的电场强度，也适用于计算多个电荷之间的电场强度。
对于多个电荷，可以将各个电荷的电场强度之和作为总的电场强度。
方法二：超级位置原理超级位置原理是一种便捷的计算电场强度的方法，尤其适用于球对称分布的电荷。
据此方法，我们可以假设所有电荷都位于空间中的一个点，然后计算距离该点一定距离的电场强度。
最后再根据实际电荷分布的情况进行修正。
这种方法可以减少计算的复杂度，提高计算效率。
方法三：高斯定律高斯定律是计算电场强度的另一种常用方法。
根据高斯定律，我们可以通过电场线穿过一个闭合曲面的总电通量来计算电场强度。
公式如下：Φ = E * S = Q / ε₀其中，Φ表示电通量，E表示电场强度，S表示闭合曲面的面积，Q 表示包围在闭合曲面内的总电荷量，ε₀表示真空介电常数。
通过求解这个方程，可以得到电场强度E。
方法四：数值模拟方法除了上述解析方法外，还可以使用数值模拟方法来计算电场强度。
数值模拟方法一般基于有限元或有限差分方法，通过将电场区域离散化为小网格，利用数值计算技术来求解电场强度。
数值模拟方法适用于复杂电场分布和形状的计算，可以在较大范围内获得精确的结果。
总结：电场强度的计算方法有库仑定律、超级位置原理、高斯定律和数值模拟方法等。
根据实际情况选择合适的方法进行计算，可以准确地描述电场强度的分布。
电场强度的计算对于电场分布的理解和电场效应的预测具有重要意义，在工程设计、科学研究和日常生活等领域都有广泛应用。
电荷与电场库仑定律与电场强度
电荷与电场库仑定律与电场强度电荷与电场：库仑定律与电场强度电荷与电场是电学中重要的概念和理论基础。
库仑定律和电场强度则是描述电荷与电场之间相互作用的重要原理。
本文将详细介绍库仑定律和电场强度的定义、计算方法以及它们在实际应用中的意义。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷间相互作用力的基本定律。
根据库仑定律，电荷间作用力的大小与它们之间的距离成反比，与它们的电量之积成正比。
具体地说，对于两个电荷q1和q2之间的相互作用力F，库仑定律可以表达为：F = k * |q1 * q2| / r^2其中，k是一个比例常数，通常被称为库仑常数，其值约为9×10^9 N·m^2/C^2。
r表示电荷间的距离。
库仑定律的重要性体现在它对静电力的描述和计算中的作用。
通过库仑定律，我们可以计算出电荷之间的相互作用力，从而理解电荷的吸引和排斥现象，解释电荷分布对物体产生的引力或斥力，以及研究导体和绝缘体的电荷分布等问题。
二、电场强度电场强度是描述电场中的力与电荷之间关系的物理量。
在某一点处，电场强度E可以定义为单位正电荷在该点处受到的力F与该单位正电荷的比值。
数学表达式为：E =F / q其中，F为作用在单位正电荷上的力，q为单位正电荷的电量。
电场强度的方向与作用力的方向相同，可以通过箭头表示。
电场强度具有矢量性质，它的大小和方向都决定了电场中电荷粒子受到的力大小和方向。
电场强度与库仑定律之间存在着密切的联系。
根据库仑定律，我们可以推导出电场强度的计算公式。
对于位于距离r处的点电荷q，其产生的电场强度E可以表示为：E = k * |q / r^2|在该点附近的测试电荷q0受到的电场力F和电场强度E之间满足关系：F = q0 * E三、库仑定律与电场强度的应用库仑定律和电场强度的应用非常广泛。
它们在静电学、电动力学、电磁感应等领域中都发挥着重要的作用。
在电动力学中，库仑定律和电场强度被用来描述电荷在电场中受到的力和加速度，从而求解粒子在电场中的运动情况。
库仑定律与电场强度
➢ 本节的研究目的
从库仑定律出发引入静电场的基本场量 ——电场强度； 获得电场强度的数学表达式。
➢ 本节的研究内容
一、库仑定律 二、电场强度
三、不同分布电荷的电场强度
一、库仑定律(Coulomb's law)
1. 定律描述对象：两点电荷之间的静电作用力。
z xO
q1 R
r1
y r2
q2
2. 表达式：点电荷 q1对 q2 的作用力为：
F
1 4π0
q1q2 e R2 R
1 4π0
|
q1q2 r2 r1
|2
r2 |r2
r1 r1
|
一、库仑定律(Coulomb's law)
F
1 4π0
q1q2 R2
eR
1Hale Waihona Puke 4π0|q1q2 r2 r1 |2
r2 r1
|r2
r1
|
1 4π0
dq e R2 R
1 dS e
4π0 R2
R
面电荷的电场
E 1 4π0
S
e
R2
dR S
三、不同分布电荷的电场强度
4. 线电荷的电场 线电荷密度，单位C/m
(x, y, z) lim q dq
L0 L dL
1 dE
4π0
dq e R2 R
1 4π0
dL e
R2
R
线电荷的电场
E 1 4π0
电荷
二、电场强度 — 描述电场的基本物理量
电场的基本属性：对电荷有力的作用
E
lim F q q0 0 0
1 4π0
q R2
电场强度的几种计算方法及讨论
电场强度的几种计算方法及讨论电场强度是电场中电荷受到的力单位电荷的比值，通常用N/C或V/m表示。
在电场中，电场强度作用于电荷，使电荷受到力的作用，从而发生电势能和电场力。
计算电场强度可以采用不同的方法，常用的方法有以下几种：1. 应用库仑定律计算电场强度库仑定律描述了两个电荷之间的作用力和它们之间的距离成反比。
当两个电荷之间的距离固定时，它们之间的作用力正比于它们的电荷量之积。
电场强度在这里可以被计算为：E =F / q其中E是电场强度，F是电荷之间的作用力，q是电荷量。
库仑定律也可以写成：F = kq1q2 / r^2其中k是库伦常数，r是两个电荷之间的距离。
这个公式可以用来计算在给定的一个距离下，两个电荷之间的作用力。
2. 应用电势梯度计算电场强度电势梯度是指在电场中，电势随位置的变化率。
电势梯度的大小和方向与电场强度成正比，方向则和电势降低的方向相反。
因此，如果我们知道了在某个点的电势，则可以用下式计算电场强度：E = -gradV其中V表示电势，gradV表示电势梯度。
负号表示电势梯度是朝向电势降低的方向的。
3. 应用高斯定理计算电场强度高斯定理是指电荷的电通量与电场密度的通量之间的关系。
通量是指从某个物体表面流出或流入的电场强度的量。
根据高斯定理，我们可以用以下公式来计算电场强度：E =F / q = ϕ / S其中F是通量（即电通量，或者说电场线的数量），q是电荷，ϕ是通量，S是截面积。
在求解电场密度时，高斯定理的优点是可以有效地计算具有高度对称和几何形状的电场的强度。
以上三种方法都有其优点和适用范围。
在实际应用中，可以根据需要选择合适的方法来计算电场强度。
例如，如果要计算给定两个电荷之间的作用力（如在电场力学中的情况），则可以使用库伦定律，因为库伦定律直接计算力和电荷量之间的比值。
如果需要计算沿着某个路径的电场强度，则可以使用电势梯度法，因为我们可以得到在路径某一点的电势。
在电场理论中还有其他形式的计算方法，如应用万有引力定律、应用毕奥-萨伐尔定律等。
库仑定律与电场强度
F
k
Q1Q2 r2
场源电荷：产生电场 的电荷，又称场电荷
试探电荷(检验电荷)：用来 检验电场的电荷，(要求电荷
量和尺寸充分小，对原来的电场
不产生明显的影响)
3. 电场强度
物理意义： 描述电场强弱
比值定义法
定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q的比值
定义式： E F
q
E与F成正比，与q成反比？
电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
说明：
（1）适用范围： A.真空中； B.点电荷.
在空气中的结果与真空中相差很小， 因此在空气中也可使用真空中的公式
(2)点电荷
A.在研究带电体间的相互作用时，如果带电 体本身的线度远小于它们之间的距离．带电体本 身的大小，对所讨论的问题影响甚小，可把带电 体视为一几何点，并称它为点电荷。
4.2 库仑定律与电场强度
1.库仑定律 2.电场 3.电场强度 4.电场线
1. 库仑定律
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它 们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成 反比，作用力的方向在它们的连线上。
大小：
F
k
q1q2 r2
K为静电力常量：K=9.0×109N·m2/C2
方向: 在两点电荷的连线上, 同种电荷相斥,异种电荷相吸.
真空中的介电常数
F
q1q2
4 0r 2
（4）带电体的重力
一般带电体受到的重力通常都比较 大，所以在电场中重力不能被忽略。
而基本粒子像电子、质子、原子核 等,因为其本身质量非常小，基本粒子受 到重力往往也很小，所以在电场中基本 粒子的重力往往可忽略不计。
2. 电场
脚踢球，脚对球的力 直接作用在球上。
库仑定律及电场强度的计算方法
库仑定律及电场强度的计算方法库仑定律是描述电荷之间相互作用的重要定律，它揭示了电荷之间的力与它们之间距离的关系。
在电磁学中，库仑定律是一条基础定律，为进一步研究电场强度的计算提供了基础。
本文将就库仑定律及电场强度的计算方法进行探讨。
一、库仑定律的描述库仑定律是由法国物理学家库仑于18世纪提出的，它描述了两个点电荷之间相互作用力的大小与它们之间距离的平方成反比的关系。
根据库仑定律，两个点电荷之间的力的大小可以用以下公式表示：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中，F表示力的大小，q1和q2分别代表两个电荷的大小，r代表两个电荷之间的距离，k是一个常数，表示电场的介质。
二、电场强度的概念电场是由电荷所产生的一种物理场，它对其他电荷施加力。
电场强度是描述电场的物理量，它表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小。
电场强度可以通过以下公式计算：E =F / q0其中，E表示电场强度，F代表所受力的大小，q0是单位正电荷的电荷量。
三、电场强度的计算方法对于由一个点电荷所产生的电场，电场强度与点电荷的大小成正比，与距离的平方成反比。
因此，对于一个点电荷Q，在其周围某一点P处的电场强度可以用以下公式表示：E = k * (|Q|) / r^2其中，E表示点P处的电场强度，Q代表点电荷的大小，r表示点P与点电荷之间的距离，k为电场的介质。
当有多个点电荷同时存在时，它们所产生的电场强度可以通过叠加原理进行计算。
即将每个点电荷所产生的电场强度矢量相加，得到最终的电场强度矢量。
四、电场强度的方向电场强度是一个矢量量，它有大小和方向之分。
电场强度的方向指的是在该点电场中正电荷所受力的方向。
在计算电场强度的方向时，可以利用库仑定律进行推导。
根据库仑定律，电场强度的方向与点电荷间的连线方向相同。
五、总结库仑定律及电场强度的计算方法是电磁学中的重要内容。
库仑定律描述了电荷之间相互作用的规律，为电场强度的计算提供了基础。
静电场理解库仑定律与电场强度的关系
静电场理解库仑定律与电场强度的关系在电磁学中，静电场是指没有随时间变化的电场。
在静电场中，电荷会相互作用，并且这种相互作用是通过电场来传递的。
库仑定律是描述电荷之间相互作用力的重要定律，而电场强度则是描述电场的物理量。
本文将探讨库仑定律与电场强度之间的关系。
一、库仑定律的描述库仑定律是由法国物理学家库仑在18世纪末提出的，它描述了两个电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成正比，与它们的电荷量的乘积成正比。
数学表达式如下：$$F = \frac{{k |q_1 q_2|}}{{r^2}}$$其中，$F$表示电荷之间的相互作用力，$k$是库仑常数，$q_1$和$q_2$分别表示两个电荷的电荷量，$r$表示它们之间的距离。
根据库仑定律可以看出，电荷之间的相互作用力与它们的电荷量的乘积成正比，当电荷量增大时，相互作用力也会增大；相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，当距离增大时，相互作用力会减小。
这说明电荷之间的相互作用力不仅与它们的电荷量有关，也与它们之间的距离有关。
二、电场强度的定义在静电场中，我们引入电场强度来描述电场的物理量。
电场强度表示单位正电荷所受到的力的大小，它的方向与力的方向相同。
数学上，电场强度的定义如下：$$E = \frac{F}{q}$$其中，$E$表示电场强度，$F$表示电荷所受的力，$q$表示单位正电荷的电荷量。
从定义可以看出，电场强度是描述单位正电荷所受力的大小，它的单位是牛顿/库仑。
电场强度的方向与受力的方向相同，因此可以用箭头表示。
三、库仑定律与电场强度的关系库仑定律描述了电荷之间的相互作用力，而电场强度则描述了单位正电荷所受力的大小。
它们之间存在一定的关系。
在一个单电荷的电场中，电场强度可以表示为：$$E = \frac{{k |q|}}{{r^2}}$$利用库仑定律的表达式$F = \frac{{k |q_1 q_2|}}{{r^2}}$，我们可以将电场强度表示为：$$E = \frac{F}{q} = \frac{{k |q_1 q_2|}}{{q r^2}} = \frac{{q_2}}{{r^2}}$$从上述公式可以看出，电场强度与电荷量、距离的平方成正比。
库仑定律与电场强度的计算
库仑定律与电场强度的计算库仑定律是电磁学中非常重要的定律之一，用于描述静电荷的相互作用。
它是由英国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑在18世纪末提出的。
库仑定律通过计算两个电荷之间的作用力来研究电场的强度。
本文将详细介绍库仑定律以及电场强度的计算方法。
首先，我们来看一下库仑定律的表达式：$$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$$其中，F代表两个电荷之间的作用力，q1和q2分别为两个电荷的大小，而r则代表两个电荷之间的距离。
k是一个比例常数，即库仑常数，其值为$$k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}$$其中，ε0为真空介质中的电常数，其值为$$\epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} C^2/N \cdot m^2$$有了库仑定律的表达式，我们可以计算两个电荷之间的作用力，进而得到电场的强度。
电场强度E定义为单位正电荷所受到的力，因此可以通过库仑定律得到：$$E = \frac{F}{q}$$其中，E为电场强度，F为电荷所受到的力，q为电荷的大小。
在实际应用中，我们常常需要计算电场强度在不同位置的数值。
对于位于点电荷附近的某个位置P，电场强度E的计算可以通过库仑定律进行。
假设点电荷q位于原点O，位置P的坐标为(x, y, z)，则点电荷对位置P产生的电场强度可以表示为：$$E = \frac{kq}{r^2}$$这里，r为点电荷和位置P之间的距离，可以通过欧几里得距离公式计算：$$r = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2}$$在实际计算中，当有多个电荷同时存在时，需要将每个电荷对位置P产生的电场强度进行叠加，即$$E = \sum_{i} \frac{kq_i}{r_i^2}$$其中，i代表第i个电荷，qi为第i个电荷的大小，ri为第i个电荷和位置P之间的距离。
除了点电荷外，我们还可以通过库仑定律计算电场强度对于一些分布式电荷的情况。
电动力学中的库仑定律和电场强度
电动力学中的库仑定律和电场强度电动力学是物理学的一个分支，研究电荷与电荷之间相互作用的规律。
在电动力学中，库仑定律和电场强度是两个基础概念，它们对于理解电荷间相互作用及电场分布具有重要意义。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的规律。
它由物理学家库仑在18世纪末提出，并经过实验证实。
库仑定律的表达式如下：F = k * (|q1 * q2|) / r^2其中，F表示所受力的大小，k是一个常数，q1和q2分别表示两个电荷的大小，r是两个电荷之间的距离。
该定律说明了两个电荷间的相互作用力与两电荷之间的距离的平方成反比。
当两电荷之间的距离增加时，相互作用力减小；相反，当距离减小时，相互作用力增大。
库仑定律的实质是描述电荷之间的电场相互作用，与其说是一种力，不如说是一种作用力产生的电场的相互联系。
这种相互联系可以通过电场强度来进一步描述。
二、电场强度电场强度描述了电荷在空间中产生的电场的强弱。
电场是由电荷周围的空间中形成的，而电场强度则刻画了电场的强度大小和方向。
电场强度用E表示，其计算公式如下：E =F / q0其中，F表示电荷所受的力，q0表示单位正电荷，在国际单位制中，其数值为1.对于一个点电荷q在某一点的电场强度可以通过库仑定律求得。
电场强度的方向是从正电荷指向负电荷，或者说从高电势区指向低电势区。
电场强度越大表示在该点的电场力越强，电势变化越剧烈。
电场强度与电荷量的关系是正相关的，即电荷量增大，电场强度也增大。
三、库仑定律和电场强度的联系库仑定律和电场强度是紧密相关的，它们描述了电荷之间相互作用以及电场的性质。
库仑定律告诉我们两个电荷之间的相互作用力与距离的关系，而电场强度则告诉我们一个点处电场的强度和方向。
电场强度是建立在库仑定律的基础上的，通过库仑定律可以求得电荷对其他电荷所产生的作用力，然后再用作用力除以单位正电荷的电场强度，得到在该点处的电场强度。
库仑定律和电场强度的研究使我们能够理解电荷之间的相互作用以及电场的分布情况。
电场强度的四个公式
电场强度的四个公式电场强度是描述电场状态的一个物理量，它表示单位正电荷所受到的电场力的大小和方向。
根据电场强度的定义和计算公式，我们可以得到四个与电场强度相关的重要公式。
一、库仑定律库仑定律是描述带电粒子之间相互作用的基本定律，它给出了点电荷之间的电场强度计算公式。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场强度与它们之间的距离的平方成反比。
具体公式如下：E = k * |Q| / r^2其中，E表示电场强度，k为库仑常数，Q为电荷量，r为电荷之间的距离。
从公式中可以看出，电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
二、电偶极子电场强度公式电偶极子是由两个等大异号电荷组成的系统，它在电场中产生的电场强度可以通过公式计算。
假设电偶极子的电荷量为q，两个电荷之间的距离为d，那么电场强度的大小可以用以下公式表示：E = k * (2*q*d) / r^3其中，E表示电场强度，k为库仑常数，q为电荷量，d为电荷之间的距离，r为观察点到电偶极子的距离。
三、均匀带电球壳电场强度公式当一个带电球壳的半径大于观察点到球心的距离时，球壳上的电场强度可以近似看作点电荷产生的电场强度。
对于一个均匀带电球壳，它在球外某一点的电场强度大小可以用以下公式计算：E = k * (Q / r^2)其中，E表示电场强度，k为库仑常数，Q为球壳上的总电荷量，r 为观察点到球心的距离。
四、无限长直线带电体电场强度公式无限长直线带电体是指电荷在一条直线上均匀分布的情况，它在直线上某一点的电场强度可以通过以下公式计算：E = k * (λ / r)其中，E表示电场强度，k为库仑常数，λ为单位长度上的电荷量，r为观察点到直线的距离。
电场强度的四个公式分别用于计算点电荷、电偶极子、均匀带电球壳和无限长直线带电体产生的电场强度。
这些公式是电场强度计算的基础，通过它们我们可以准确地描述和计算不同电场分布下的电场强度。
电场强度的研究对于理解和应用电场现象具有重要意义，它在电动力学、电磁学等学科中有着广泛的应用。
电场强度计算
电场强度计算电场强度是描述电场强弱的物理量，它表示空间中某一点受到的电场力的大小。
电场强度的计算可以通过库仑定律或电场的叠加原理来进行。
首先，考虑两个点电荷间的电场强度计算。
根据库仑定律，两点电荷间的电场强度与它们之间的距离和电荷量的乘积成正比，与该距离的平方成反比。
设两点电荷分别为q1和q2，它们之间的距离为r，那么它们之间的电场强度E12计算公式为：E12 = k * q2 / r^2其中k是库仑常数，约等于9 ×10^9 N·m^2/C^2。
这个公式意味着，电场强度的大小与电荷量的乘积成正比，与距离的平方成反比。
当有多个点电荷时，可以使用电场的叠加原理来计算总的电场强度。
这里，我们用电场矢量来表示电场强度，它的方向由正电荷产生的电场力指向负电荷产生的电场力。
设有n个点电荷q1, q2, ..., qn，它们分别位于点P1, P2, ..., Pn，并且我们要计算的是点P的电场强度E。
根据叠加原理，点P处的电场强度E等于每个点电荷产生的电场强度的矢量和。
E = E1 + E2 + ... + En其中，Ei是点Pi处的电场强度，可以使用库仑定律来计算。
这样，我们就可以通过计算每个电荷产生的电场强度，再求矢量和来计算出总的电场强度。
下面，我们以一个简单的例子来演示电场强度的计算。
考虑两个电荷分别为q1=2μC和q2=-3μC的情况。
它们分别位于坐标系中的点P1(3, 4)和P2(-1, 2)。
首先，我们计算点P1处的电场强度E1。
根据库仑定律，有：E1 = k * q1 / r1^2其中，k是库仑常数，q1是点电荷q1的电荷量，r1是点P1到点电荷q1的距离。
假设点P处的坐标是(x, y)，那么点P1到点P的距离r1可以通过勾股定理计算：r1 = √((x - x1)^2 + (y - y1)^2)代入已知数据，我们可以计算出点P1处的电场强度E1。
同样的方法，我们可以计算出点P2处的电场强度E2。
电荷的力量库仑定律与电场强度
电荷的力量库仑定律与电场强度电荷的力量：库仑定律与电场强度引言：电荷是物质基本属性之一，它的存在和相互作用在自然界中起着重要作用。
理解电荷之间的力量关系对于电学研究和应用具有重要意义。
本文将介绍库仑定律和电场强度这两个与电荷相关的概念，并详细讨论它们的定义、计算公式以及应用。
一、库仑定律：库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本规律。
根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们的电荷量有关，且随着它们之间的距离增大而减小。
库仑定律的数学表达式如下：F = k * (|q1 * q2|) / r²其中，F表示两个电荷之间的作用力，q1和q2分别表示两个电荷的电荷量，r表示它们之间的距离，k是一个常数，被称为库仑常数。
根据库仑定律的公式，当两个电荷的电荷量增大时，它们之间的作用力也增大。
而当它们之间的距离增大时，作用力则减小。
这个定律为我们理解电荷间力的大小和性质提供了基本依据。
二、电场强度：电场强度是描述某个点处电场的强弱程度的物理量。
在电场中，电荷对周围空间产生电场，电场强度描述了单位正电荷在电场中所受到的力的大小和方向。
电场强度可以通过以下公式计算：E =F / q其中，E表示电场强度，F表示电场中作用在电荷上的力，q表示电荷量。
电场强度具有方向性，它的方向与电场中力的方向相同。
当电场中只存在一个点电荷时，电场强度的方向就是由该点电荷指向测试点的方向。
电场强度的计算公式可以帮助我们判断在特定电场中，电荷在某一点受到的力的大小和方向。
这个概念对于理解电场现象和电荷运动具有重要意义。
三、库仑定律与电场强度的关系：库仑定律和电场强度密切相关，可以通过电场强度来计算电荷之间的作用力。
当考虑在某一点P处的电场强度与库仑定律时，可以使用以下公式计算电场强度：E =F / q = k * (|Q| / r²)其中，E表示点P处的电场强度，F表示点P处的电场中作用在单位正电荷上的力，Q表示电荷源的电荷量，r表示电荷源与点P之间的距离，k是库仑常数。
电场强度的计算方法详述
电场强度的计算方法详述引言电场是物理学中的基本概念之一，它描述了电荷在空间中产生的作用力。
计算电场强度是解决电场问题的重要一步，本文将详述电场强度的计算方法。
一、库仑定律：计算点电荷电场强度库仑定律是计算点电荷引起的电场强度的基本公式。
它表示为：\[\vec{E} = \frac{k q}{r^2} \hat{r}\]其中，\(\vec{E}\)表示电场强度，\(k\)表示静电常量，\(q\)表示电荷量，\(r\)表示观察点与电荷的距离，\(\hat{r}\)表示单位矢量，指向从电荷指向观察点。
例如，一个带电量为\(5 \mu C\)的点电荷在距离它\(2 \ cm\)处观察点的电场强度是多少？解：根据库仑定律，代入公式计算可得：\(E = \frac{(9 \times 10^9 \ N \cdot m^2 / C^2) \cdot (5 \times 10^{-6} \ C)}{(0.02 \ m)^2} = 112 \ kN / C\)因此，观察点处的电场强度为\(112 \ kN / C\)。
二、叠加原理：计算多个点电荷电场强度当空间中有多个点电荷时，可以利用叠加原理计算总的电场强度。
叠加原理的基本思想是将每个点电荷的电场强度矢量进行矢量加法。
例如，有两个点电荷，一个带电量为\(3 \mu C\)，另一个带电量为\(-2 \mu C\)，它们分别位于\(2 \ cm\)和\(3 \ cm\)处。
求它们在距离\(4 \ cm\)处形成的电场强度。
解：根据叠加原理，我们将两个点电荷的电场强度矢量相加。
首先计算第一个点电荷在距离\(4 \ cm\)处的电场强度：\(E_1 = \frac{(9 \times 10^9 \ N \cdot m^2 / C^2) \cdot (3 \times 10^{-6} \ C)}{(0.02 \ m)^2} = 675 \ kN / C\)然后计算第二个点电荷在距离\(4 \ cm\)处的电场强度：\(E_2 = \frac{(9 \times 10^9 \ N \cdot m^2 / C^2) \cdot (-2 \times 10^{-6} \C)}{(0.03 \ m)^2} = -200 \ kN / C\)最后，将两个电场强度矢量相加得到总的电场强度：\(E_{\text{总}} = E_1 + E_2 = 675 \ kN / C - 200 \ kN / C = 475 \ kN / C\)因此，在距离\(4 \ cm\)处，两个点电荷组成的电场强度为\(475 \ kN / C\)。
电场强度与库仑定律分析
电场强度与库仑定律分析在物理学中，电场强度是电势场的物理量，用来描述电荷之间产生的相互作用。
而库仑定律则是描述电荷之间电力相互作用的定律。
在本文中，我们将分析电场强度与库仑定律的关系，并探讨它们在物理学中的应用。
首先，我们来了解一下电场强度的概念。
电场强度是指单位正电荷在电场中所受到的力的大小和方向。
它是用矢量表示的，方向指向正电荷所受力的方向。
电场强度的大小与电荷的量成正比，与距离的平方成反比。
根据库仑定律，电场强度的计算公式为E = k * Q / r^2，其中E表示电场强度，k是比例常数，Q是电荷量，r是距离。
库仑定律则是描述电荷之间电力相互作用的定律。
该定律表明，电荷之间的相互作用力与其电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
库仑定律的数学表达式为F = k * (Q1 * Q2) / r^2，其中F表示电力的大小，k是比例常数，Q1和Q2是两个电荷的量，r是它们之间的距离。
从库仑定律的表达式中可以看出，电场强度与库仑定律有着密切的关系。
实际上，电场强度就是电力除以单位正电荷所得的比值。
根据库仑定律的推导，我们可以得出电场强度与库仑定律之间的关系为E = F / Q。
这个关系告诉我们，要计算电场强度，只需要将电力除以电荷量即可。
电场强度与库仑定律在物理学中有着广泛的应用。
它们帮助我们理解了电荷之间的相互作用，从而解释了许多电学现象。
例如，在静电学中，电场强度与库仑定律的应用可以解释电荷在电场中受力的现象。
根据库仑定律，我们可以计算出电荷之间的相互作用力，再根据电场强度的定义，我们可以得到单位正电荷所受到的力，从而推导出整个电场中的力分布情况。
另外，电场强度与库仑定律还可以用来计算电场中的电势差。
根据电场强度的定义，电势差可以用电场强度的积分来计算。
通过库仑定律，我们可以得到电荷之间的力与距离的关系，从而进一步得到电势差的计算公式。
电势差是电场中的另一个重要物理量，它描述了电场中任意两点之间所具有的电势能差。
静电场中的库仑定律和电场强度
静电场中的库仑定律和电场强度静电场是物理学中的一个重要概念，它描述了电荷在相互作用下产生的力和场的效应。
其中，库仑定律和电场强度是静电场中的两个基本概念。
本文将对静电场的这两个概念进行详细介绍。
一、库仑定律库仑定律是描述静电相互作用的定律，由18世纪的法国物理学家库仑提出。
它规定了两个电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电荷量的乘积成正比。
具体表达式如下：\[F = k \cdot \frac{{|q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}}\]其中，\(F\) 表示电荷之间的相互作用力，\(q_1\) 和 \(q_2\) 分别表示两个电荷的电荷量，\(r\) 表示两个电荷之间的距离，\(k\) 表示一个比例常数，也称为库仑常数。
库仑定律表明，同种电荷之间的相互作用力是排斥力，异种电荷之间的相互作用力是吸引力。
而且，这个相互作用力不受介质的影响，只与电荷的大小和距离有关。
可以说，库仑定律是静电场理论的基础。
二、电场强度电场强度是电场的一种物理量，用于描述空间中各点的电场状态。
它表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小。
电场强度的定义如下：\[E = \frac{F}{q}\]其中，\(E\) 表示电场强度，\(F\) 表示电荷所受的力，\(q\) 表示电荷的大小。
根据库仑定律的推导，可以得到电场强度的具体表达式：\[E = k \cdot \frac{{|Q|}}{{r^2}}\]其中，\(Q\) 表示电荷源的总电荷量。
电场强度是矢量量，它具有大小和方向。
在库仑定律中，电场强度的方向与电荷所受力的方向相同。
强度的大小与电荷源和距离的关系类似于库仑定律，成反比。
三、电场强度的性质1. 电场强度是连续变化的：在一个静电场中，电场强度不是像单个电荷附近那样有一个确定的数值，而是在空间中各点上均有定义。
电场强度的分布是连续变化的。
2. 电场强度与电荷的分布有关：电场强度的大小和方向与电荷源的分布有关。
第七讲 库仑定律与电场强度
第七讲库仑定律与电场强度库仑定律是描述电荷间相互作用的基本定律之一，与引力定律相似。
它是指同种电荷之间的相互作用力是相斥的，异种电荷之间的相互作用力是相吸的，并且这些力的大小与电荷的量成正比，与电荷间距的平方成反比。
具体地，库仑定律可表述为：$$F=k\frac{q_1q_2}{r^2}$$式中，$F$为电荷$q_1$和$q_2$之间的相互作用力，$r$为两电荷间的距离，$k$为比例常数，通常称为库仑常数。
库仑常数的值约为$9\times10^9$牛顿·米^2/库仑^2。
库仑定律是一个重要的基本定律，它不仅可以用来描述电荷之间的相互作用力，还可以用来分析电场的性质与运动的规律。
下面我们来看看一些库仑定律的应用。
1. 电场强度根据库仑定律，可以得到电场的定义：电场是指在空间中，电荷对于其他电荷施加的作用力所形成的物理量。
在库仑定律的基础上，我们可以进一步定义电场强度。
电场强度是指单位正电荷所受到的电场力的大小，通常用符号$E$表示，单位是牛顿/库仑或伏特/米。
在一般情况下，电荷$q$在距离$r$处所产生的电场强度$E$可以表示为：式中，$k$为库仑常数，$q$为电荷大小，$r$为观察点与电荷的距离。
电场强度的方向与电荷的正负性有关，同号电荷之间的电场强度方向相反，异号电荷之间的电场强度方向相同。
在这些情况下，我们都可以用库仑定律来计算电场强度大小。
电场线是表示电场强度在空间中的分布情况的一种方法，它是一条描绘电场强度方向的曲线。
通常用箭头表示电场线的方向，箭头指向电场强度变化率最大的方向。
在两个等大异号电荷之间，电场线呈径向分布；在多个电荷存在的情况下，电场线则呈现复杂的形状。
电场线可以用来表示电荷的位置和电荷间的相互作用情况。
例如，如果两个同号电荷之间存在电场线，那么它们会相互排斥，这也是库仑定律的一个重要应用。
3. 静电场势能静电场势能是指电荷在特定位置所拥有的储存能量，它等于电荷所处位置的电势能减去一个参考点的电势能。
电磁学基础：库仑定律与电场强度概念辨析
电磁学基础：库仑定律与电场强度概念辨析电磁学是物理学中的一个重要分支，描述了电荷之间相互作用的规律。
库仑定律是电磁学中的基础定律之一，它描述了两个带电粒子之间的相互作用力与它们之间的距离和电荷大小的关系。
库仑定律简述库仑定律由18世纪的科学家库仑提出，它描述了两个带电粒子之间的静电相互作用力。
根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电荷量的乘积成正比。
具体来说，库仑定律可以表示为：\[ F = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}} \]其中，\( F \) 是电荷之间的作用力，\( k \) 是一个恒定值，\( q_{1} \) 和\( q_{2} \) 分别是两个电荷的大小，\( r \) 是它们之间的距离。
电场强度的概念在电磁学中，电场强度是一个重要的物理量，描述了某一点处单位正电荷所受的电场力。
电场强度是一个矢量，它的方向是正电荷受力方向的方向。
电场强度可以用以下公式表示：\[ \vec{E} = \frac{\vec{F}}{q} \]其中，\( \vec{E} \) 是电场强度矢量，\( \vec{F} \) 是正电荷所受的电场力，\( q \) 是正电荷的大小。
库仑定律与电场强度的联系与区别库仑定律描述的是电荷之间的相互作用力，而电场强度描述的是正电荷在电场中所受的力。
两者之间存在着密切的联系，它们之间的数学关系可以通过电荷在电场中所受的力来体现。
在库仑定律中，两个电荷之间的作用力可以用电场强度来表示，即 \( F = qE \)。
尽管库仑定律和电场强度是相关的概念，但它们之间有着本质的区别。
库仑定律描述的是电荷之间的相互作用力，而电场强度描述的是正电荷在电场中所受的力。
通过搞清楚这两个概念的区别，我们可以更好地理解电磁学中的基础原理。
结语电磁学是一个重要的物理学分支，库仑定律和电场强度是其中的基础概念。
库仑定律描述了电荷之间的相互作用力，而电场强度描述了正电荷在电场中所受的力。
电荷与电场库仑定律与电场强度的计算
电荷与电场库仑定律与电场强度的计算电荷与电场：库仑定律与电场强度的计算电荷与电场是电学领域中非常重要的概念。
电荷是物质所带的一种属性，它是固体、液体及气体中微观粒子的基本性质之一，是构成物质的最小单位之一。
电场是由电荷所产生的力场，它可以使其他电荷受力，并且具有一定的方向和大小。
在研究电荷与电场之间的相互作用时，我们可以运用库仑定律和电场强度的计算来描述它们之间的关系。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律。
根据库仑定律，两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电荷量的乘积成正比。
假设两个点电荷之间的距离为r，电荷量分别为q1和q2，它们之间的库仑力F满足以下公式：F = k * (q1 * q2) / r^2公式中，k是一个常量，叫做库仑常量，它的数值约为9 ×10^9 N·m^2/C^2。
可以看出，当两个电荷量相同时，它们之间的相互作用力与它们的距离的平方成反比，当距离增加时，相互作用力减小。
二、电场强度的计算电场强度是电场中的一种物理量，它描述了电荷所产生的电场的强弱。
在某一点上，电场强度的大小与点电荷所受的电力和电荷的比例有关。
假设一个点电荷q在离它距离r的位置上，那么在这个位置上的电场强度E满足以下公式：E = k * (q / r^2)公式中的k是库仑常量。
电场强度的方向与电场力的方向相同，所以电场强度也是有大小和方向的矢量。
可以看出，当距离增加时，电场强度减小。
三、电荷与电场相互作用根据库仑定律和电场强度的计算，我们可以推导出电荷与电场之间的相互作用关系。
假设有一点电荷Q，它在某一位置上产生了一个电场，那么该位置上另一点电荷q所受到的电场力F满足以下公式：F = q * E公式中，E是电场强度，q是另一点电荷。
这个公式告诉我们，电荷在电场中受到的力与电荷量和电场强度的乘积成正比。
当电荷量增加时，所受的力也会增加；当电场强度增加时，所受的力也会增加。
库仑定律和电场强度.
2、1、1 库仑定律和电场强度1、电荷守恒定律大量实验证明：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，正负电荷的代数和任何物理过程中始终保持不变。
我们熟知的摩擦起电就是电荷在不同物体间的转移，静电感应现象是电荷在同一物体上、不同部位间的转移。
此外，液体和气体的电离以及电中和等实验现象都遵循电荷守恒定律。
2、库仑定律真空中，两个静止的点电荷1q 和2q 之间的相互作用力的大小和两点电荷电量的乘积成正比，和它们之间距离r 的平方成正比；作用力的方向沿它们的连线，同号相斥，异号相吸221r q q kF =式中k 是比例常数，依赖于各量所用的单位，在国际单位制（SI ）中的数值为：229/109C m N k ⋅⨯=（常将k 写成041πε=k 的形式，0ε是真空介电常数，22120/1085.8m N C ⋅⨯=-ε）库仑定律成立的条件，归纳起来有三条： （1）电荷是点电荷；（2）两点电荷是静止或相对静止的； （3）只适用真空。
3、电场强度电场强度是从力的角度描述电场的物理量，其定义式为q F E =式中q 是引入电场中的检验电荷的电量，F 是q 受到的电场力。
借助于库仑定律，可以计算出在真空中点电荷所产生的电场中各点的电场强度为2r Q k q r Qq k q F E ===式中r 为该点到场源电荷的距离，Q 为场源电荷的电量。
4、场强的叠加原理在若干场源电荷所激发的电场中任一点的总场强，等于每个场源电荷单独存在时在该点所激发的场强的矢量和。
原则上讲，有库仑定律和叠加原理就可解决静电学中的全部问题。
例题讲解1、两个完全相同的绝缘金属小球分别带有正、负电荷，固定在一定的距离上，若把它们接触后再放回原处，则它们间库仑力的大小与原来相比将（ ） A.一定变小 B.一定变大C.一定不变D.以上情况均有可能2．如图所示，电量为Q 1、Q 2的两个正点电荷分别置于A 点和B 点，两点相距L ．在以L 为直径的光滑绝缘的半圆环上，穿有负点电荷q （不计重力）且在P 点平衡，PA 与AB 夹角为α，则12/Q Q 应为（ ）A ．αtanB ．α2tan C ．α3tan D ．α4tan3、 如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m 的带负电的小球以水平方向的初速度v 0由O 点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P 点，已知连线OP 与初速度方向的夹角为450，则此带电小球通过P 点时的动能为 ( )A. 20mvB. 20mv /2 C. 220mv D.520mv /24、水平地面上有一个倾角为θ的斜面，其表面绝缘。
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库仑定律 电场强度1．共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零． 2．在某力作用下几个物体运动的加速度相同时，常用整体法求加速度，隔离法求相互作用力． 3．库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． (2)公式：F ＝kq 1q 2r 2，适用条件：①真空中；②点电荷． 4．电场强度(1)定义式：E ＝F q，适用于任何电场，是矢量，单位：N/C 或V/m. (2)点电荷的场强：E ＝kQ r2，适用于计算真空中的点电荷产生的电场．(3)规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．电场中某一点的电场强度E 与试探电荷q 无关，由场源电荷(原电场)和该点在电场中的位置决定． 5．场强叠加原理和应用(1)当空间有几个点电荷同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强就是各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和． (2)场强是矢量，遵守矢量合成的平行四边形定则．一、场强公式E ＝F q 与E ＝k Q r2的比较电场强度是由电场本身决定的，E ＝F q是利用比值定义的电场强度的定义式，q 是试探电荷，E 的大小与q 无关．E ＝k Q r2是点电荷电场强度的决定式，Q 为场源电荷的电荷量，E 的大小与Q 有关．例1 关于电场强度E ，下列说法正确的是( ) A ．由E ＝F q知，若q 减半，则该处电场强度为原来的2倍B ．由E ＝k Q r 2知，E 与Q 成正比，而与r 2成反比C ．由E ＝k Qr2知，在以Q 为球心，以r 为半径的球面上，各处场强均相同D ．电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向解析 E ＝F q 为场强定义式，电场中某点的场强E 只由电场本身决定，与试探电荷无关，A 错误；E ＝k Q r2是点电荷Q 产生的电场的场强决定式，故可见E 与Q 成正比，与r 2成反比，B 正确；因场强为矢量，E 相同，意味着大小、方向都相同，而在以场源点电荷为球心的球面上各处E 的方向不同，故C 错误；电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同，故D 正确． 答案 BD二、两个等量点电荷周围的电场解决这类题目的关键是熟记等量异种点电荷、等量同种点电荷周围电场线的分布情况，依据电场线的分布分析电场强度的变化，再结合牛顿第二定律和运动学公式分析加速度和速度的变化．例2 两个带等量正电荷的点电荷，O 点为两电荷连线的中点，a 点在连线的中垂线上，若在a 点由静止释放一个电子，如图1所示，关于电子的运动，下列说法正确的是( )图1A．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．电子运动到O时，加速度为零，速度最大D．电子通过O后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零解析带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点O处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零．但a点与最大场强点的位置关系不能确定，当a点在最大场强点的上方时，电子在从a点向O点运动的过程中，加速度先增大后减小；当a 点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故A、B错误；但不论a点的位置如何，电子在向O点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到O点时，加速度为零，速度达到最大值，C正确；通过O点后，电子的运动方向与场强的方向相同，与所受电场力方向相反，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到a点关于O 点对称的b点时，电子的速度为零．同样因b点与最大场强的位置关系不能确定，故加速度大小的变化不能确定，D错误．答案 C三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析解决这类题目的关键是根据带电粒子运动轨迹的弯曲情况，确定带电粒子的受力，由受力情况确定电场线的方向；根据电场线的疏密程度分析带电粒子的受力大小，由牛顿第二定律a＝Fm确定加速度a的大小变化情况．例3如图2所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点．若带电粒子运动中只受静电力作用，根据此图可以作出的判断是( )图2A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的加速度何处大D．带电粒子在a、b两点的加速度方向解析根据合外力指向带电粒子运动轨迹的凹面，可以确定带电粒子受电场力的方向，B、D 可以；电场线越密集的地方电场强度越大，带电粒子受到的电场力越大，加速度越大，C可以；由于不知道电场线的方向，只知道带电粒子受力方向，没法确定带电粒子的电性，A不可以．答案BCD四、电场中的动力学问题电场中的动力学问题主要有两类：(1)三电荷系统的平衡问题．同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，每个电荷受到的合力均为零，根据平衡方程可得，电荷间的关系为：“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”．(2)带电粒子在电场中的加速和减速问题．与力学问题分析方法完全相同，带电体的受力仍然满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉电场力(静电力)．例4如图3所示，带电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷A、B，相距L，问：图3(1)若A 、B 固定，在何处放置点电荷C ，才能使C 处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C 的电荷量和电性对C 的平衡有影响吗？ (3)若A 、B 不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？ 解析 (1)由平衡条件， 对C 进行受力分析，C 应在AB 的连线上且在A 的右边， 设与A 相距r ，则 k ·q ·q C r 2＝k ·4q ·q CL －r 2 解得：r ＝L3(2)电荷量的大小和电性对平衡无影响， 距离A 为L3处，A 、B 合场强为0.(3)设放置的点电荷的电荷量为Q ， 分别对A 、B 受力分析， 根据平衡条件对电荷A ： k 4q ·q L2＝kQ ·qr2 对电荷B ：k 4q ·q L 2＝kQ ·4qL －r 2 联立可得：r ＝L 3，Q ＝49q (负电荷)即应在AB 连线上且在A 的右边，距A 点电荷L 3处放置一个电荷量为49q 的负电荷．答案 见解析1．(对场强公式的理解)下列关于电场强度的两个表达式E ＝F /q 和E ＝kQ /r 2的叙述，正确的是( )A ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量B ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C ．E ＝kQ /r 2是点电荷场强的决定式，Q 是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D ．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F ＝k q 1q 2r 2，式kq 2r2是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，而kq 1r 2是点电荷q 1产生的电场在q 2处场强的大小 答案 BCD解析 公式E ＝F /q 是电场强度的定义式，适用于任何电场．E ＝kQ r2是点电荷场强的决定式，只适用于点电荷电场，库仑定律公式F ＝k q 1q 2r 2可以看成q 1在q 2处的电场E 1＝kq 1r 2对q 2的作用力，也可以看成q 2在q 1处的电场E 2＝kq 2r 2对q 1的作用力，故A 错误，B 、C 、D 正确． 2.(两个等量点电荷周围的电场)如图4所示，一带负电粒子沿等量异种点电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过，重力不计，则带电粒子所受另一个力的大小和方向变化情况是( )图4A ．先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C ．先变小后变大，方向水平向左D ．先变小后变大，方向水平向右 答案 B解析 根据等量异种点电荷电场的电场线分布图(如图)，从A 到O ，电场线由疏到密，从O 到B ，电场线由密到疏，所以从A 到O 到B ，场强先变大再变小，电场方向沿电场线切线方向水平向右，如图所示．所以带负电粒子所受电场力先变大后变小，方向水平向左，故带负电粒子受的另一个力方向应水平向右，先变大再变小．3．(电场线与带电粒子的运动轨迹) A 、B 是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B 点，其v －t 图象如图5所示．则此电场的电场线分布可能是( )图5答案 A解析 从题图可以直接看出，粒子的速度随时间逐渐减小；图线的斜率逐渐增大，说明粒子的加速度逐渐变大，电场强度逐渐变大，从A 到B 电场线逐渐变密．综合分析知，微粒是顺着电场线运动，由电场线疏处到达密处，正确选项是A.4．(三个自由电荷的平衡)两个点电荷分别固定在左右两侧，左侧电荷带电荷量为＋Q 1，右侧电荷带电荷量为－Q 2，且Q 1＝4Q 2，另取一个可自由移动的点电荷q ，放在＋Q 1和－Q 2的连线上，欲使q 平衡，则q 的带电性质及所处位置可能为( ) A ．负电，放在Q 1的左方 B ．负电，放在Q 2的右方 C ．正电，放在Q 1的左方 D ．正电，放在Q 2的右方 答案 BD 5. (电场中的动力学问题)一根长为l 的绝缘丝线吊着一质量为m 、带电荷量为q 的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图6所示，丝线与竖直方向成37°角，重力加速度为g ，求：图6(1)小球受到的静电力大小； (2)匀强电场电场强度的大小；答案 (1)34mg (2)3mg4q解析 (1)小球在电场中静止时，受力分析如图所示，由平衡条件得F 电＝mg tan 37°＝34mg(2)E ＝F 电q ＝3mg 4q题组一 库仑定律的应用1．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距为r ，两者相互接触后再放回原来的位置，则相互作用力可能为原来的( ) A.47 B.37 C.97 D.167 答案 CD解析 设两小球的带电荷量大小分别为q 与7q ，则由库仑定律可知原来相距r 时的相互作用力F ＝k q ·7q r 2＝k 7q2r2，由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分为两种情况：(1)两球电性相同．相互接触时两球电荷量平分且平均分布，每球带电荷量为q ＋7q2＝4q ，放回原处后的相互作用力为F 1＝k 4q ·4q r 2＝k 16q 2r 2，故F 1F ＝167，D 正确．(2)两球电性不同．相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量为7q －q2＝3q ，放回原处后的相互作用力为F 2＝k 3q ·3q r 2＝k 9q 2r 2，故F 2F ＝97，C 正确． 2．q 1、q 2为真空中的两个点电荷，设它们之间相互作用力的大小为F ，关于F 可以写出三个表达式，一个是F ＝kq 1q 2r 2，另一个是F ＝q 2·kq 1r 2，再有一个是F ＝q 1·kq 2r2.关于这三个表达式，下列说法中正确的是( )A ．前两种表达的形式不同，但采用的物理观点相同B ．前两种表达的形式不同，采用的物理观点也不同C ．后两种表达采用的物理观点相同，表达的内容也完全相同D ．后两种表达采用的物理观点不同，但表达的内容完全相同 答案 B解析 表达式F ＝kq 1q 2r 2表示的意思是真空中的两个点电荷之间相互作用的库仑力大小跟它们所带电荷量的乘积q 1q 2及它们之间距离的平方r 2之间的关系，而表达式F ＝q 2·kq 1r2则表示点电荷q 1在真空中产生的电场对点电荷q 2的作用力大小，其中kq 1r2就是点电荷q 1在真空中q 2位置处产生的电场的场强，同理，表达式F ＝q 1·kq 2r2则表示点电荷q 2在真空中产生的电场对点电荷q 1的作用力大小，其中kq 2r2就是点电荷q 2在真空中q 1位置处产生的电场的场强．综上所述，正确选项为B. 3．三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为q ，球2的带电荷量为nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( ) A ．n ＝3 B ．n ＝4 C ．n ＝5 D ．n ＝6 答案 D解析 由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷．由库仑定律F ＝kq 1q 2r 2知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比．又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有q ×nq ＝nq2×q ＋nq 22，解得n ＝6，D 正确．4.如图1所示，带电荷量为＋q 的点电荷与均匀带电薄板相距2d ，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a 点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b 点处产生的电场强度大小为____________________，方向________．(静电力常量为k )图1答案 k q d2 水平向左解析 a 点处的场强由两部分组成：一是点电荷在a 处的场强，大小为E ＝k q d2，方向水平向左；二是带电薄板在a 处的场强．由题知，这两个场强的合场强为零，所以薄板在a 处的场强大小为E a ＝k q d 2，方向水平向右．根据对称性可知，薄板在b 处的场强为E b ＝k q d2，方向水平向左．5．半径为R 、相距较近的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同号电荷Q 时它们之间的静电力为F 1，两球带等量异号电荷Q 与－Q 时静电力为F 2，则( ) A ．F 1>F 2 B ．F 1<F 2C ．F 1＝F 2D ．不能确定 答案 B解析 因为两个金属球较大，相距较近，电荷间的相互作用力使电荷分布不均匀，故不能简单地把两球看成点电荷．带等量同号电荷时，两球的电荷在距离较远处分布得多一些，带等量异号电荷时，两球的电荷在距离较近处分布得多一些，可见带等量同号电荷时两球电荷中心间距离大于带等量异号电荷时电荷中心间距离，所以有F 1<F 2故B 项正确． 题组二 场强及场强的叠加6.边长为a 的正方形的四个顶点上放置如图2所示的点电荷，则中心O 处场强( )图2A ．大小为零B ．大小为22k q a 2，方向沿x 轴正方向C ．大小为22k qa 2，方向沿y 轴正方向D ．大小为22k qa2， 方向沿y 轴负方向答案 C7.如图3所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP ＝90°.电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的电场强度的大小变为E 2.E 1与E 2之比为( )图3A ．1∶ 2 B.2∶1 C ．2∶ 3 D ．4∶ 3 答案 B解析 本题考查电场强度的矢量叠加. 依题意，设M 点处的电荷为正电荷，N点处的为负电荷，则每个点电荷在O 点产生的电场强度的大小为E 12，则当N点处的点电荷移至P 点时，O 点场强如图所示，合场强大小为E 2＝22E 1，则E 1E 2＝21，B 正确． 题组三 电场线与运动轨迹的综合分析8.某静电场中的电场线如图4中实线所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M 运动到N ，以下说法正确的是( )图4A ．粒子必定带正电荷B ．粒子必定带负电荷C ．粒子在M 点的加速度大于它在N 点的加速度D ．粒子在M 点的加速度小于它在N 点的加速度 答案 D9.一带电粒子从电场中的A 点运动到B 点，轨迹如图5中虚线所示，电场线如图中实线所示，不计粒子所受重力，则( )图5A ．粒子带正电荷B ．粒子加速度逐渐减小C ．粒子在A 点的速度大于在B 点的速度D ．粒子的初速度不为零 答案 BCD解析 带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧，知静电力方向向左，粒子带负电荷．根据E A ＞E B ，知B 项正确；粒子从A 运动到B 受到的静电力为阻力，C 项正确；由于电场线为直线且轨迹为曲线，故粒子在A 点速度不为零，D 正确． 题组四 电场中的动力学问题10.如图6所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a 、b 、c (均可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下处于静止状态，则以下判断正确的是( )图6A ．a 对b 的静电力一定是引力B ．a 对b 的静电力可能是斥力C ．a 的电荷量可能比b 的少D ．a 的电荷量一定比b 的多 答案 AD解析 若三个点电荷均处于平衡状态，三个点电荷必须满足“三点共线，两同夹异，两大夹小”，所以选项A 、D 正确．11．下列各组共线的三个自由电荷，可以平衡的是( ) A ．4Q 4Q 4Q B ．4Q －5Q 3QC ．9Q －4Q 36QD ．－4Q 2Q －3Q 答案 C解析 由“两同夹异”排除A 项，由“两大夹小”排除B 项，由三自由点电荷共线平衡电荷量的关系|Q 外1Q 外2|＝|Q 内Q 外1|＋|Q 内Q 外2|可判断答案D 错，C 正确．12.如图7所示，可视为点电荷的小物体A 、B 分别带负电和正电，B 固定，其正下方的A 静止在绝缘斜面上，则A 受力个数可能为( )图7 A ．2 B ．3 C ．4D ．5 答案 AC解析 小物体A 必定受到重力和B 对它的库仑力，这两个力方向相反，若两者恰好相等，则A 只受这两个力作用．若向上的库仑力小于A 的重力，则A 还将受到斜面的支持力，这三个力不能平衡，用假设法可得A 必定还受到斜面的静摩擦力，所以A 受到的力可能是2个，也可能是4个，选A 、C.13.如图8所示，在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B ，A 带电荷量＋Q ，B 带电荷量－9Q .现引入第三个点电荷C ，恰好使三个点电荷处于平衡状态，问：C 应带什么性质的电荷？应放于何处？所带电荷量为多少？图8答案 负电 A 的左边0.2 m 处 －94Q解析 根据平衡条件判断，C 应带负电荷，放在A 的左边且和AB 在一条直线上．设C 带电荷量为q ，与A 点相距为x ，由平衡条件：以A 为研究对象，则k qQ A x 2＝k Q A Q Br2① 以C 为研究对象，则kqQ A x 2＝k qQ Br ＋x2②联立①②解得x ＝12r ＝0.2 m ，q ＝－94Q故C 应带负电荷，放在A 的左边0.2 m 处，带电荷量为－94Q .14.如图9所示，A 、B 两小球用绝缘细线悬挂在支架上，A 球带2×10－3C 的正电荷，B 球带等量的负电荷，两悬点相距3 cm ，在外加水平匀强电场作用下，两球都在各自悬点正下方处于平衡状态，则该场强大小是多少？(两球可视为点电荷)图9答案 2×1010N/C解析 小球在水平方向受匀强电场的电场力和库仑力作用处于平衡状态，所以两个力的合力为零．小球A 、B 的受力情况相似，只分析A 球受力即可，要使悬线处于竖直状态，必须有qE ＝k q 2r2，即该场强的大小是： E ＝kq r 2＝9×109×2×10－33×10－22 N/C ＝2×1010 N/C.15.如图10所示，光滑绝缘的水平面上固定着A 、B 、C 三个带电小球，它们的质量均为m ，间距均为r ，A 、B 带正电，电荷量均为q .现对C 施加一水平向右的力F 的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持间距r 不变，求：图10(1)C 球的电性和电荷量； (2)水平力F 的大小．答案 (1)负电 2q (2)33k q 2r2解析 (1)A 球受到B 球库仑力F 1和C 球库仑力F 2后，产生水平向右的加速度，故F 2必为引力，C 球带负电．A 球受力如图所示，故F2sin 30°＝F 1，即F 2＝2F 1， 故q C ＝2q .(2)由牛顿第二定律，对A 球：a ＝3F 1m ＝ 3 kq 2mr2对系统整体：F ＝3ma ，故F ＝33k q 2r2。