判定电势、场强要三看(物理)
一看“线”,即首先年电场线,电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密程度表示该点的场强大小;沿电场线的方向,电势是逐渐降低的。
二看“面”,即其次看等势面,等势面与场强的方向垂直,等势面密集的地方场强大;等势面上各点的电势相等,在等势面上移动电荷不做功。
三看“体”,即最后年电场中的异体是否处于平衡状态,处于平衡状态的导体是一个等势体,其表面是一个等势面;处于平衡状态的异体的内部场强处处为零,表面处的场强方向与该处表面垂直。
例1:A、B为两等量异种点电荷,O为A、B连线的中点,C、D为A、B连线的中垂线上的两点,且OC<OD,试比较O、C、D三点电势的高低与场强的大小。
析与解:画出两等量异种点电荷产生的电场的电场线图和等势面图(见教科书)。由电场线图知,O、C、D三点处的电场线的疏密程度不同;O点处较密,C点处次之,D点处较衡,故场强Eo>Ec>Ed(当然,由点电荷场强公式、矢量合成法则及题中已知,也可得此结论,但没有从电场线图上直接观察来得快捷);由等势面图知,O、C、D三点同在
个等势面上,故电势Uo=Uc=Ud
例2:两个孤立的带电金属球,其中小球电势为2V,大球电势为20V(以无限远处电势为零),将小球置于大球(空心)内且两球接触时,是否有电荷流过接触点?方向怎样?
析与解:从题意知,接触前两球均带正电,而场线的方向是从正电荷指向负电荷或无限远。当两球接触达到静电平衡状态时,大球内部的小球无净电荷,场强为零,净电荷(正电荷)只分布于大球表面,故当两球接触时有电荷流动,小球表面的正电荷通过接触点和大球的内表面,最终到达大球的外表面。
注意:本题常见的错误答案是:大球上的电荷向小球上移动,其理由是,大球的电势(20V)高于小球的电势(2V)。
“正电荷总是从高电势移到低电势”,这个结论并没有错,但直接用这个结论来处理例2一类问题,则往往会出现错误,原因是一般同学没有想到:将带正电的小球移入带正电的大球空腔内的过程中(接触以前),外界必须对带电小球做功,使小球的电势能增加,小球的电势升高,并且升高后的电势一定高于大球的电势,所以,当两球接触时,仍是正电荷从高电势(此时是小球而不是大球)移到低电势,最终当两球电势相等是正电荷不再移动,达到静电平衡状态。
小结:从以上两例可知“一看线、二年面、三看体”不失为判定电势高低、场强大小的一种快捷思路。
练习题:将不带电的绝缘导体靠近带负电的物体,绝缘导体左端出现正电,右端出现负电,则左端电势(
)顺端电势,左端场强( )导体内部场强。
(答案:等于,大地)
|