关于电场的理解

关于电场的理解

通过整理静电场的规律、概念，建立静电扬的知识结构。利用场的思想、场叠加的思想认识和解决电场问题，加深对静电场的理解。静电场部分的内容概念性强，规律内容含义深刻，是有关知识应用的基础。但由于概念和规律较抽象，对掌握这些概念和规律造成了一定的难度。所以，恰当地建立有关的知识结构，归纳主要题型，是解决复习困难的有效方式。概括主要有以下题型：

一、场强的计算方法与途径

场强是描述电场性质的重要物理量，计算场强有多种方法和途径。

1．运用场强的定义式E= F/q计算场强；

此公式适用于任何静电场。

2．点电荷的电场中运用E =kQ/ r2计算场强；

此公式只适用于真空中点电荷产生的电场，式中q是点电荷的电量，r是场中某点到点电荷的距离，K是静电力恒量。

3．匀强电场中的场强运用E =U/d 计算；

式中U是两点间的电势差，d是两点间沿场强方向的距离。

4．利用场强的叠加：由于场强是矢量，在几个场电荷共同产生的电场中，某一点的场强等于各个场电荷单独在这一点产生的场强的矢量和。

二．有关电势、电势差、电势能、电场力的功的判断和计算

电势也是描述电场性质的重要物理量，由它引出电势差、电势能、电场力的功等概念也很重要，在判断或计算它们时，要注意以下几点。

1．电势高低是关键

同一电场中不同的点，电势的高低可以由电场线或等势面分析判定，这点在第四个问题中专门讨论。

2．电势能大小的判定

同一电荷放在同一电场中两个不同点，电势能大小由电荷的带电性质及两点电势的高低来判定，即正电荷放在电势高处电势能大，负电荷放在电势低处电势能大。

3．电场力做功的判定

把电荷由电场中一点移到另一点电场力做功的情况也由电荷的带电性质及两点电势高低来判定。

正电荷由电势高处移到电势低处电场力做正功，反之电场力作负功；

负电荷由电势低处移到电势高处电场力做正功，反之电场力做负功。

4．电场力做功与电势能变化的关系

不论是正电荷还是负电荷，只要是电场力做正功，电势能一定减少；只要是电

＝△ε

场力做负功，电势能一定增加,有；－W

场

三．利用静电平衡条件求场强的特例

导体在静电场中达到静电平衡时，内部场强为零，实际上是导体上感应电荷在导体内产生的附加电场与外电场叠加的结果。

如果导体本身是带电体，可以认为导体处在自己所带电荷的电场中，当静电平衡时，电荷分布在导体外表面上，导体内场强为零。

利用场强叠加的概念不仅可以了解合场强为零的原因，还可以由合场强求其中某个分场强。

四．电场线的特点与应用

电场线可以形象地表示出电场的性质，是描述电场的一种方法。

1．静电场中电场线的特点

电场线总是出发于正电荷而终止于负电荷，或者从正电荷出发到无穷远处，或从无穷远处到负电荷。电场线不中断，不闭合，任何两条电场线不相交。2．电场线的作用

（1）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场小。

（2）电场线上某一点的切线方向就是该点的场强方向，也是正电荷放在该点受电场力的方向。

但电场线不是表示电荷运动的轨迹线。

（3）电场线可以比较电场中各点的电势高低，即沿电场线的方向是电势降低的方向。

五．平行板电容器构造的变化带来的影响

平行板电容器的电容C由它的构造决定，它充电以后，两极板间（边缘除外）形成的是匀强电场，满足的关系式：C=Q/U 、E=U/d 。当电容构造发生变化时，电容将发生变化，它将引起一系列的变化，如电量、电势差、场强、电荷在电场中的电势能等。由于在电容变化前的前提条件不同，一般会有两种一系列的变化。

1．电容器一直与电源相连的前提条件

这里的电源是恒定直流电压，这时两极板间的电势差U保持不变，如果C发生变化，根据C=Q/U ，则所带电量Q将有变化，场强E可能发生也可能不发生变化。

2．电容器充电后再断开电源的前提条件

这时电量Q保持不变，电容C的变化，会使两极板间的电势差U发生变化，场强E可能生发也可能不发生变化。

六．带电粒子在电场中的运动

带电粒子（不考虑重力）在不同的电场中，由于它们的受力情况及初速度的不同，它们的运动情况就不相同。带电粒子的电场中可能做直线运动，也可能做曲线运动。

1．带电粒子在电场中的直线运动

做直线运动的条件是它所受的电场力方向始终与它的速度方向在同一条直线上。如果电场力是恒力则做匀变速直线运动，如果电场力是变力则做非匀变速直线运动。

解决这类问题，一般可以用动能定理或动量定理。若电场是匀强电场，也可用牛顿第二定律及运动学公式求解。

2．带电粒子在电场中的曲线运动

带电粒子在电场中受到的电场力与它的速度方向不在一条直线上，将做曲线运动。除了一般的曲线运动以外，有两种特殊的运动，一是匀速圆周运动，二是抛物线运动。

带电粒子在匀强电场中，如果粒子的初速度与它受的电场力垂直，运动轨迹是抛物线，它的计算类似平抛运动。