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物理电学基础内容的做题方法汇总

物理电学基础内容的做题方法汇总

作者: 樱_子 | 来源:发表于2020-12-24 10:45 被阅读0次

    一、电场强度及其计算方法

    1、电场强度物理意义及定义式:电场强度简称场强,它表示的是电场中各点场的强弱问题,其表示方法是用力的大小表示的,即单位电荷在电场中受到电场力的大小。

    2、场强计算方法:

    方法一:根据点电荷的场强公式计算,如果多个点电荷在空间激发电场,某个场点的场强即为各个点电荷在该点场强的叠加,叠加方法根据平行四边形法则。

    方法二:如果是非点电荷激发的场,那么要用其他方法,比如等效法,比如一个正电荷与无限大金属薄板形成的电场等效于两个异种点电荷形成的电场。这样就可以根据异种点电荷的电场线特点来判断各点场强强弱与大小。又比如利用对称法,即在空间上,带电体具有空间的对称性分布,则可以将复杂的带电体简化为简单的带电体。如四分之三的带电圆弧可以根据对称性将其电量简化为中间处的电量。

    方法三:填补法,即根据有缺口的圆环填补为完整的圆环,将复杂的问题化为简单的问题。如P225例7。

    方法四:根据匀强电场的场强与电势差的关系,即先找到两个等势面,再找到电场方向,最后计算出沿电场方向的距离,根据公式计算即可。其具体思路为:根据各点已知的电势,根据等距离的电势差相等的特点找到相同的两点电势,画出等势线>>>再根据电场线与等势面垂直且沿电场线方向电势降低的特点画出电场线>>>根据几何关系,如三角函数、相似三角形等计算沿场强方向的两点距离>>>最后根据电势差与距离,计算匀强电场的场强。

    二、电势能及电势

    带电体在电场中能够做功,说明其具有能量,其能量由电场力与相对位置有关,如同重力势能的定义,我们把这个能量叫做电势能。电势能的大小既跟位置有关,也有关电场力的大小有关,如同重力势能那样。把一个正电荷从在电场力作用下从某位置移到零势能面时,电场力所做的功为该点电势能的大小。当然此过程中电场力做正功,电势能减少,转化为等大的动能,此过程只有电场力做功,只发生电势能与动能的转化。确切地说,电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增大——这也是判断电场中各点电势能变化情况的最常用的方法。

    电势是什么?它是一个很抽象的概念,这么说,电场中既需要描述电场的强弱,也需要描述电势的高低,前者反映力的性质,后者反映能的性质。即单位电荷在不同位置具有不同的电势能,这是由场的本身性质决定的,如同一个物体自不同高度具有不同的重力势能,这里的电势就如同高度。其定义式为电势能比电荷量,注意这里应包含电性,得出的负号代表电势小于零,得出的正号表示电势大于零。

    三、等势线或电场线与运动轨迹的问题

    题目常给出等势线或电场线与运动轨迹的情景,这种题目考察的是电性、电场强度、做功情况、电势能的变化、动能或速度的变化情况。这种类型的题目首先要根据轨迹的凹凸情况与电场方向判断电性、根据电场力与速度关系判断做功情况,继而判断出电势能与动能、速度变化情况,或者根据等势线的大小与疏密情况判断场强的大小与方向。总之方法都是基本确定的,也是没有难度的。

    四、静电场的图像问题

    静电场中的图像有速度—时间图像、电场强度—位移图像、电势—位移图像、电势能—位移图像。

    速度—时间图像可以了解速度的变化、动能的变化、电场力做功与电势能的变化情况,还可以根据斜率表示加速度即场强大小。

    场强—位移图像,大于零时场强沿x轴正方向,小于零时沿x轴反方向,即不但可以看出各点的场强大小,还可以判断出场强的方向。场强与位移所围成的面积大小表示两点电势差的绝对值,具体两点的电势大小就根据电场方向来判断。也可以根据电场与位移的对称关系,画出对应的电场线分布,或简单画出已知点的场强大小与方向。这样就可以形象地表示电势、电场力做功与能量变化情况。

    电势—位移图像,主要是其斜率表示场强的大小,因为场强大小等于电势对位移的变化率,还可以根据电势的大小判断场强方向,因为电势减小的方向就是场强方向(至于为什么,可以用正负电荷沿场强方向的做功情况来判断)。也可以根据电势判断源电荷的电性、电荷量、试探电荷的电势能变化。

    电势能—位移图像,其斜率反映的是电场力的大小;根据电性与电势能的变化情况,如负电荷电势能减少,那么电势升高,则电场方向与升高方向相反,正电荷也一样判断;根据电场方向可以判断点电荷的电性。

    综上所述为电学基础内容的做题方法,有方法可循,心中不再害怕。

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