求解電場強度13種方法(附例題)_第1頁
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1、1求解電場強度方法分類賞析求解電場強度方法分類賞析一必會的基本方法:一必會的基本方法:1運用電場強度定義式求解運用電場強度定義式求解例1.質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)點,在靜電力作用下以恒定速率v沿圓弧從A點運動到B點,其速度方向改變的角度為θ(弧度),AB弧長為s,求AB弧中點的場強E?!窘馕觥俊窘馕觥?質(zhì)點在靜電力作用下做勻速圓周運動,則其所需的向心力由位于圓心處的點電荷產(chǎn)生電場力提供。由牛頓第二定律可得電場力F=F向=m。由幾何關(guān)系有

2、r=rv2?s,所以F=m,根據(jù)電場強度的定義有E==。方向沿半徑方向,指向sv?2qFqsmv?2由場源電荷的電性來決定。2運用電場強度與電場差關(guān)系和等分法求解運用電場強度與電場差關(guān)系和等分法求解例2(2012安徽卷)安徽卷)如圖11所示,在平面直角坐標系中,有方向平行于坐標平面的勻強電場,其中坐標原點O處的電勢為0V,點A處的電勢為6V,點B處的電勢為3V,則電場強度的大小為AAB200Vm2003VmCD100Vm1003Vm(1

3、)在勻強電場中兩點間的電勢差U=Ed,d為兩點沿電場強度方向的距離。在一些非強電場中可以通過取微元或等效的方法來進行求解。(2若已知勻強電場三點電勢,則利用“等分法”找出等勢點,畫出等勢面,確定電場線,再由勻強電場的大小與電勢差的關(guān)系求解。3運用“電場疊加原理”求解運用“電場疊加原理”求解例3(2010海南海南).如右圖2,M、N和P是以為直徑的半圈弧上的三點,O點為半MN圓弧的圓心,電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點,

4、60MOP???這時O點電場強度的大小為;若將N點處的點電荷移至P1E則O點的場場強大小變?yōu)?,與之比為B2E1E2EABCD1:22:12:34:3二必備的特殊方法:二必備的特殊方法:4運用平衡轉(zhuǎn)化法求解運用平衡轉(zhuǎn)化法求解例4一金屬球原來不帶電,現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置圖360PNOM圖23q在球面上任意點引起的電勢疊加之后也為零,即=22cos2rRrRkQ???,其中α為球面上任意一點與O連線和OP的夾角,具有任意22cos2dRd

5、Rkq???性。將Q代入上式并進行數(shù)學變換后得d2r2–R4=(2Rrd2–2R3d)cosα,由于對于任意α角,該式都成立,因此,r滿足的關(guān)系是r=。dR2根據(jù)庫侖定律可知感應(yīng)電荷與電荷q間的相互作用力F==。根2)(rdkqQ?2222)(RdkdRq?據(jù)電場強度定義可知感應(yīng)電荷在P點所產(chǎn)生的電場強度E==。qF222)(RdkdRq?6運用“等效法”求解運用“等效法”求解例6(2013安徽卷)安徽卷).如圖5所示,平面是無窮大導體

6、的表面,該導體充滿xOy0z?的空間,的空間為真空。將電荷為q的點電荷置于z軸上z=h處,則在平面上0z?xOy會產(chǎn)生感應(yīng)電荷。空間任意一點處的電場皆是由點電荷q和導體表面上的感應(yīng)電荷共同激發(fā)的。已知靜電平衡時導體內(nèi)部場強處處為零,則在z軸上處的場強大小為(k為靜2hz?電力常量)A.B.C.D.24qkh249qkh2329qkh2409qkh【解析】【解析】:求金屬板和點電荷產(chǎn)生的合場強,顯然用現(xiàn)在的公式直接求解比較困難。能否用中學

7、所學的知識靈活地遷移而解決呢?當然可以。由于平面是無窮大導體的表xOy面,電勢為0,而一對等量異號的電荷在其連線的中垂線上電勢也為0,因而可以聯(lián)想成圖6中所示的兩個等量異號電荷組成的靜電場等效替代原電場。根據(jù)電場疊加原理,容易求得點的場強,,故選項D正確。2hz?22()224039()2qhqqEkkkhh???點評:(點評:(1)等效法的實質(zhì)在效果相同的情況下,利用問題中某些相似或相同效果進行知識遷移的解決問題方法,往往是用較簡單的

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