专题:点电荷形成的电场中的场强和电势分布特点
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几种典型电场线分布示
意图及场强电势的特点
文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-MG129]
所示。
②等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面,如图2所示。
③等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面,如图3所示。
④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面,如图4所示。
⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,如图5所示。
注意:带方向的线表示电场线,无方向的线表示等势面。
图中的等势“面”画成了线,即以“线”代“面”。
所示。
④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面,如图4所示。
⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,如图5所示。
注意:带方向的线表示电场线,无方向的线表示等势面。
图中的等势“面”画成了线,即以“线”代“面”。
等量同种负点电荷电场线大部分是曲线,起于无穷远,终止于负电荷;有两条电场线是直线。
电势每点电势为负值。
连线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是背离中点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先升高再降低,中点电势最高不为零。
中垂线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都沿着中垂线指向中点;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
电势中点电势最低,由中点至无穷远处逐渐升高至零。
等量同种正点电荷电场线大部分是曲线,起于正电荷,终止于无穷远;有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是指向中点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先降低再升高,中点电势最低不为零。
中垂线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都沿着中垂线指向无穷远处;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
电势中点电势最高,由中点至无穷远处逐渐降低至零。
等量异种点电荷电场线大部分是曲线,起于正电荷,终止于负电荷;有三条电场线是直线。
电势中垂面有正电荷的一边每一点电势为正,有负电荷的一边每一点电势为负。
连线上场强以中点最小不等于零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相同,都是由正电荷指向负电荷;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电势由正电荷到负电荷逐渐降低,中点电势为零。
中垂线上场强以中点最大;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相同,都是与中垂线垂直,由正电荷指向负电荷;由中点至无穷远处,逐渐减小。
电势中垂面是一个等势面,电势为零(以无穷远处为零电势点,场强为零)(以无穷远处为零电势点,场强为零)注意:电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系:①电场线的方向为该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。
关于等量点电荷周围场强和电势的分布特点作者:田军来源:《试题与研究·教学论坛》2017年第24期等量点电荷在空间的场强分布比较复杂,但在两条线(点电荷连线及其中垂线)上仍有其规律性,为研究方便,设它们带电量为Q,两电荷连线AB长度为L,中点为O。
一、等量的同种电荷形成的电场的特点1.场强特点①两点电荷连线上:任取一点P,设AP长度为x,则P点场强EP为两点电荷在该点的场强EA、EB的矢量和,方向沿AB连线,O点左侧从A指向B,右侧从B指向A(沿两电荷连线指向较远一侧电荷,若两电荷为等量负电荷则反之)。
P点电场强度大小知:EP=,∴当x=时,EP=0,即在两电荷连线中点O处场强最小,从O点向两侧逐渐增大,数值关于O点对称,方向相反。
②两点电荷连线的中垂线上:在O点两侧,电场强度方向均沿中垂线方向从O点指向无限远(若两电荷为等量负电荷则反之),由极限分析法易得:在O点处,E=0;在距O点无限远处,E=0。
说明中间某位置有极大值,可见:合电场强度的大小随着距O点的距离增大,先从零增大到最大,然后逐渐减小。
在中垂线上,任取一点P,设OP=x,由点电荷场强公式,P 点场强EP=2EAcosθ==运用数学方法,令y=,求导可得:y=令y′=0,则x2+2=3x2x2+2,即x2+2=3x2,∴当x=±L时,EP有最大值,∴从中点沿中垂线向两侧,电场强度的数值先增大后减小,两侧方向相反,关于O点对称的点数值相等。
2.电势特点①中点O点处的电势:φO=φA+φB=4>0②两点电荷连线上任意一点P处的电势:总结:在两个等量正电荷的连线上,由A点向B点方向,电势先减后增,在rA=R/2(即中点O处)电势最小,但电势总为正。
③两点电荷连线的中垂线上任意一点Q处的电势:总结:在两个等量正电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电势一直减小且大于零,即O点最大,N(M)点为零。
二、等量的异种电荷形成的电场的特点1.场强特点①两电荷连线上任取一点G,设AG长度为x,则G点场强EG为两点电荷分别在该点的场强EA、EB的矢量和,方向从A指向B(由正电荷指向负电荷一侧),由点电荷场强公式知:∵x+(L-x)等于定值L,∴当x=(L-x),即x=时,x与(L-x)乘积最大,EG有最小值,即在两电荷连线中点O处场强最小,从O点向两侧逐渐增大,数值关于O点对称。
几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表一、场强分布图孤立点电荷周围的电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场+匀强电场----点电荷与带电平二、列表比较下面均以无穷远处为零电势点,场强为零。
电场线直线,起于正电荷,终止于无穷远。
孤立离场源电荷越远,场强越小;与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等,方向不场强的同。
正点离场源电荷越远,电势越低;与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面,每点的电势为电势电荷正。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面,离场源电荷越近,等势面越密。
电场线直线,起于无穷远,终止于负电荷。
孤立离场源电荷越远,场强越小;与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等,方向不场强的同。
负点离场源电荷越远,电势越高;与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面,每点的电势为电势电荷负。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面,离场源电荷越近,等势面越密。
电场线大部分是曲线,起于无穷远,终止于负电荷;有两条电场线是直线。
等量电势每点电势为负值。
同种连以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是背离中负点场强线点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电荷上电势由连线的一端到另一端先升高再降低,中点电势最高不为零。
中以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都沿着中垂场强垂线指向中点;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
线中点电势最低,由中点至无穷远处逐渐升高至零。
电势上电场线大部分是曲线,起于正电荷,终止于无穷远;有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都是指向中等量场强线点;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
同种上电势由连线的一端到另一端先降低再升高,中点电势最低不为零。
正点中以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都沿着中垂电荷场强垂线指向无穷远处;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
等量的点电荷形成的电场中的场强和电势特点一. 等量的同种电荷形成的电场的特点(以正电荷形成的场为例)设两点电荷的带电量均为q,间距为R,向右为正方向1.场强特点:在两个等量正电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减后增,即中点O处, 场强最小为0;场强的方向先向右再向左, 除中点O外,场强方向指向中点O在两个等量正电荷连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小先增后减;场强的方向由O点指向N(M)。
外推等量的两个负电荷形成的场结论:在两个等量负电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减后增,中点O处, 场强最小为零;场强的方向先向左再向右(除中点O外)。
在等量负电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小先增后减,场强的方向由N(M)指向O点2.电势特点:在两个等量正电荷的连线上,由A点向B点方向,电势先减后增,中点O处, 电势最小,但电势总为正。
在两个等量正电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电势一直减小且大于零,即O点最大,N(M)点为零外推等量的两个负电荷形成的场在两个等量负电荷连线上,由A点向B点方向,电势先增后减,在中点O处, 电势最大但电势总为负;在两个等量负电荷连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电势一直增大且小于零,即O点最小,N(M)点为零二:等量的异种电荷形成的电场的特点1.场强特点在两个等量异种电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减小后增大,中点O处场强最小;场强的方向指向负电荷在两个等量异种电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小一直在减小;场强的方向平行于AB连线指向负电荷一端2.电势特点:在两个等量异种电荷的连线上,由A点向B点方向,电势一直在减小,中点O处电势为零,正电荷一侧为正势,负电荷一侧为负势。
等量异种电荷连线的中垂线上任意一点电势均为零即等量异种电荷的连线的中垂线(面)是零势线(面)库仑定律内容表述:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上公式: 静电力常量:k = 9.0×109 N·m2/C2库仑定律适用条件:真空中,点电荷点电荷——理想化模型,实际上是不存在的.但只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷.并非是体积小就能当点电荷(理想化研究方法)启示与小结:可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,只有质量和电荷量的区别,体现了科学的一种对称美,它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力.其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计电场:是力的作用媒介:电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的,电荷的周围都存在电场,电场的物质性是客观存在的,具有物质的基本属性——质量和能量。
等量的点电荷形成的电场中的场强和电势特点一. 等量的同种电荷形成的电场的特点(以正电荷形成的场为例)设两点电荷的带电量均为q,间距为R,向右为正方向1.场强特点:在两个等量正电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减后增,即中点O处, 场强最小为0;场强的方向先向右再向左, 除中点O外,场强方向指向中点O在两个等量正电荷连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小先增后减;场强的方向由O点指向N(M)。
外推等量的两个负电荷形成的场结论:在两个等量负电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减后增,中点O处, 场强最小为零;场强的方向先向左再向右(除中点O外)。
在等量负电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小先增后减,场强的方向由N(M)指向O点2.电势特点:在两个等量正电荷的连线上,由A点向B点方向,电势先减后增,中点O处, 电势最小,但电势总为正。
在两个等量正电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电势一直减小且大于零,即O点最大,N(M)点为零外推等量的两个负电荷形成的场在两个等量负电荷连线上,由A点向B点方向,电势先增后减,在中点O处, 电势最大但电势总为负;在两个等量负电荷连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电势一直增大且小于零,即O点最小,N(M)点为零二:等量的异种电荷形成的电场的特点1.场强特点在两个等量异种电荷的连线上,由A点向B点方向,电场强度的大小先减小后增大,中点O处场强最小;场强的方向指向负电荷在两个等量异种电荷的连线的中垂线上,由O点向N(M)点方向,电场强度的大小一直在减小;场强的方向平行于AB连线指向负电荷一端2.电势特点:在两个等量异种电荷的连线上,由A点向B点方向,电势一直在减小,中点O处电势为零,正电荷一侧为正势,负电荷一侧为负势。
等量异种电荷连线的中垂线上任意一点电势均为零即等量异种电荷的连线的中垂线(面)是零势线(面)库仑定律内容表述:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上公式: 静电力常量:k = 9.0×109 N·m2/C2库仑定律适用条件:真空中,点电荷点电荷——理想化模型,实际上是不存在的.但只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷.并非是体积小就能当点电荷(理想化研究方法)启示与小结:可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,只有质量和电荷量的区别,体现了科学的一种对称美,它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力.其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计电场:是力的作用媒介:电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的,电荷的周围都存在电场,电场的物质性是客观存在的,具有物质的基本属性——质量和能量。
中垂线上场强以中点最小为零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相反,都沿着中垂线指向无穷远处;由中点至无穷远处,先增大再减小至零,必有一个位置场强最大。
电势中点电势最高,由中点至无穷远处逐渐降低至零。
等量异种点电荷电场线大部分是曲线,起于正电荷,终止于负电荷;有三条电场线是直线。
电势中垂面有正电荷的一边每一点电势为正,有负电荷的一边每一点电势为负。
连线上场强以中点最小不等于零;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相同,都是由正电荷指向负电荷;由连线的一端到另一端,先减小再增大。
电势由正电荷到负电荷逐渐降低,中点电势为零。
中垂线上场强以中点最大;关于中点对称的任意两点场强大小相等,方向相同,都是与中垂线垂直,由正电荷指向负电荷;由中点至无穷远处,逐渐减小。
电势中垂面是一个等势面,电势为零。
等势面(1)定义:电场中电势相等的点构成的面(2)等势面的性质:①在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功②电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③等势面越密,电场强度越大④等势面不相交,不相切(3)等势面的用途:由等势面描绘电场线,判断电场中电势的高低。
(4)几种电场的电场线及等势面①点电荷电场中的等势面:以点电荷为球心的一簇球面如图l所示。
②等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面,如图2所示。
③等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面,如图3所示。
④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面,如图4所示。
⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,如图5所示。
注意:带方向的线表示电场线,无方向的线表示等势面。
图中的等势“面”画成了线,即以“线”代“面”。
等量的点电荷形成的电场中的场强和电势特点在等量的点电荷形成的电场中,场强表征电场的力量或效应的大小。
场强的计算公式为场强等于电荷的大小除以距离的平方。
对于等量的点电荷,它们的大小相等,因此它们在同一距离处产生的场强也是相等的。
这意味着在等量的点电荷形成的电场中,场强的大小在空间中保持均匀分布。
这是因为电场中的每个点电荷都会对周围的空间产生相同大小和方向的力,使得场强保持一致。
此外,等量的点电荷形成的电场中,场强的方向呈放射性。
场强的方向从正电荷指向负电荷,与指向统一矢量相反。
这是因为正电荷和负电荷之间存在电力线,电力线是场强的方向标志。
在等量的点电荷形成的电场中,电力线从正电荷出发,沿着放射线向外发散,指向负电荷。
由于等量的点电荷的方向是相同的,所以电力线和场强的方向也是相同的,呈放射性分布。
除了场强,另一个特点是电势。
电势是描述电场中的能量转换的量。
在等量的点电荷形成的电场中,电势的大小与电荷的大小和距离有关。
在距离电荷较远的地方,电势较小,而在距离电荷较近的地方,电势较大。
这是因为电荷会使空间中的能量分布发生变化,能量在电场中沿着电势梯度的方向传递。
在等量的点电荷形成的电场中,电势呈球对称形态,类似于一个球面。
球面上的每个点的电势是相等的,而且与距离电荷的距离成反比。
由于点电荷的大小相同,所以球面上每个点到电荷的距离相同,因此电势在整个球面上保持均匀。
此外,电势的方向是从正电荷指向负电荷的。
电势与电力线的方向相同,都是从正电荷指向负电荷。
这是因为电场中的能量转换主要是由正电荷向负电荷转移的。
综上所述,等量的点电荷形成的电场中,场强呈放射性分布,大小均匀;而电势呈球对称分布,大小与距离成反比。
这些特点揭示了等量的点电荷形成的电场的规律性和对电场中物体的作用效应。