静电场中物理量的对比

2016-08-01 06:08关亚男
物理之友 2016年6期
关键词:静电场

关亚男

(锦州师范高等专科学校,辽宁 锦州 121000)



静电场中物理量的对比

关亚男

(锦州师范高等专科学校,辽宁锦州121000)

摘要:静电场为电磁学的开端,里面囊括了很多的物理量,由于它们之间错综复杂的关系,常常导致学生记混用错,感觉似是而非,不能快速而准确地选择正确、便捷的公式解决问题,从而导致学生在开始学习电磁场部分时对物理量的理解比较混乱.针对这个问题,笔者设计了对比式的物理量关系图表,探讨这些物理量的纵横关系,以理清解题的公式及选择思路.

关键词:静电场;定义式对比;分类对比;纵横关系对比

电磁学是高中物理学中两大重点内容之一.近几年来,电磁学的考点一直集中在带电粒子在复合场中的运动,并作为高考的压轴题出现.而静电场作为电磁学的开端,又是解决这类问题的基础.但是,静电场囊括了众多的物理量,由于它们之间错综复杂的关系,导致学生常常记混用错,不能快速准确地选择最正确、最便捷的公式解题,使学生在学习电磁场部分常常遇到困难.

1各物理量的定义式对比

2物理量的分类对比

把这七个物理量(电场强度E、电势差U、电势φ、检验电荷电量q、电场力F、电场力做的功W、电势能Ep)放到一起,从矢量、标量的角度看,E、F是矢量,遵守平行四边形定则,解题时一般不带入“+”“-”号.而U、φ、W、Ep全是标量,解题时一般带入“+”“-”号.

从另一个角度看,E、U、φ尽管用电荷量定义,我们称电荷量q为检验(试探)电荷,但E、U、φ却与电荷无关.而F、W、Ep三者必须是场与电荷共有的,不能脱离电荷,所以在研究时一定要找到研究对象——电荷,要弄清电荷种类,即正或负.

3物理量间的纵横关系对比

电势的高低取决于电场线的方向,即顺着电场线电势逐渐降低,逆着电场线电势逐渐升高,但电场强度的强弱与电势的高低没有直接联系.不过,在任一电场中,电场线密(疏)的地方,等势线也一定密(疏).

电势能的增减取决于电场力做功的正负.无论正、负电荷,只要电场力做正功,电势能一定减少;电场力做负功,电势能一定增加.所以,对于正电荷,顺(逆)着电场线移动,电势能减小(增加);对于负电荷,顺(逆)着电场线移动,电势能增加(减少).

将六个物理量的关系式列于图1:

与q无关与q有关E=UdE=Fq → F=qEU=Wq → W=qUF=Wd(匀强电场)

UAB=φA-φB φ=Epq → Ep=qφWAB=EPA-EPB

图1

由图1不难看出,E与F、U与W、φ与Ep的横向关系,记住左侧三个物理量E、U、φ的定义式,右侧三个物理量F、W、Ep也就基本明确了.

从纵向看,E与U、F与W的关系式形式相似,且适用条件也相同,均适用于匀强电场.U与φ、W与Ep的关系式也非常相似,且二者顺序相似.

这样,从此表看出,每个物理量的求法至少有两种,到底选用哪个公式,要视题中的已知和未知条件而定.这种对比式的物理量关系图表,醒目地展现了它们之间的关系.

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