第九章B匀强电场电场的叠加.docx

第九章B匀强电场电场的叠加在19世纪前期，大部分物理学家认为电荷或磁体间的相互作用是超距作用。法拉第在实验的基础上提出场的观点：电荷或磁体在周围空间产生电场或磁场，正是通过场，才把电作用或磁作用传递到别的电荷或磁体。如今，场已成为物理学中的重要概念之一。图95所示，圆形容器中盛不导电液体，上面撒上小草籽，容器中放置不同形状的电极，从上方俯视拍摄照片，它显示了各种带电体形成的电场分布情况。图95在本节我们将回顾电场强度的概念，利用库仑定律求点电荷周围的电场强度，学习电场的叠加原理，认识一种重要的电场一一匀强电场。一、电场与电场叠加我们通过大量实验证明，电荷之间的相互作用是依靠电荷周围存在的电场作媒介而发生的。电荷周围空间存在的一种物质叫做电场。我们用电场强度来表示电场中某一点电场的强弱，电场的基本性质就是对放入其中的电荷有作用力。电荷在电场中所受电场力尸与电量q的比值，叫做该点的电场强度E。用公式表示为：电场强度E是矢量。物理学中规定，电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力方向相同。在点电荷。周围的电场强度可以利用库仑定律求得：kqQ如果有几个点电荷同时存在，如何计算它们周围的电场强度.£呢？研究表明，几个点电荷各自产QQ2E2生的电场在空间相互叠加，形成合图9.6电场。这时某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的登加原理，例如在空间有两个带正电的点电荷。2,如图9-6所示，图中P点的场强E等于Q在该点产生的场强用和Qi在该点产生的场强E2的矢量和。大家谈在我们学过的物理量中有很多是矢量，请你列举一些矢量叠加的例子。示例1如图97所示，真空中有两个同种的点电k_d_A1荷Q、。2,它们固定在一条直线上，相距d=0.3m,它们的电量分别为2.0X10/2c和8.OX1OSJ请你分析QQ一下，除无穷远处外，在周围空间还有哪些地方的电场图9-7强度等于零？解答。、。2周围空间某处的电场为点电荷0、Q在该点的电场强度的矢量和。当。1、Q在某处的电场强度大小相等，方向相反时，该处的场强为零。这种情况只能发生在彷、Q的连线上，且在0、Q两点之间。设。I、。2的连线上有一点P，点电荷Q到P点的距离为门，在该处的电场强度为E1；点电荷Q到P点的距离为,2,在该处的电场强度为E2,则有kQkQ277nrzr+r2=d0将数据代入和式得2.0×10,28.0×10,2r+r2=O.3°解得ri=0.1m,r2=0.2m。结论：在0、Qz的连线上，且在0、Q两点之间，与0相距0.1m处的电场强度为零。根据电场的叠加原理，原则上可以知道任一带电体周围的电场强度，因为任何带电体都可以看作是由许多点电荷组成的，带电体周围的电场可看作是由这许多点电荷所产生的电场的叠加。自主活动*如图9-8所示，在真空中有两个等量正点电荷Q和。2,它们之间距离为人空间A点到两个点电荷的距离均为ro请你在图中画出A点电场强度的方向。A*示例2如图9-9所示，在空间有一块无限大均匀带正电平板，在带电平板外的空间中有一点A,请你分析和判断该点电场的方向。解答无限大的均匀带电平板可以看成由无数个相同的点电荷组成。A,是A点在板上的投影，在板上任意取以A，为对称中心的两个点电荷。1、。2，电量。1=。2，如图9-9所示。2在A点产生的电场强度昂、&的合场强E总是与带电平板垂直。由此可以进一步推知，无限大均匀带正电的平板在A点产生的电场与板面垂克,方向背离带电平板。自主活动请你用电场线画出彼此靠近的等量同种点电荷、异种点电荷产生的电场。二、匀强电场不同形状的带电体在空间产生的电场是不同的。我们在基础型课程中已经了解了孤立点电荷、彼此靠近的等量同种电荷或异种电荷产生的电场，并用电场线形象地描绘出它们的电场分布。这些电荷周围各点的电场强度的大小和方向各不相同。有没有各点电场强度的大小和方向都相同的电场呢？图9-10两块靠近的、大小相等、互相正对并且互相平行的金属板，在分别带等量的正电荷和负电荷时，它们间的电场，除边缘附近外，其中央区域的电场强度的大小和方向处处相同，如图9-10所示。在电场的某个区域里，如果各点电场强度的大小和方向都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场,匀强电场的电场线彼此平行，分布均匀。匀强电场具有的这些特点使它有很多重要的应用。大家谈匀强电场的电场线有哪些特点？