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1、高二物理辅优专题二:电场强度的计算一、电场强度1、实验定律a、库仑定律 内容;条件:点电荷,真空,点电荷静止或相对静止。b、电荷守恒定律2、电场强度a、电场强度的定义b、电场的概念;试探电荷(检验电荷);定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段;电场线是抽象而直观地描述电场有效工具(电场线的基本属性)。3、基本模型的电场点电荷:E = k均匀带电环,垂直环面轴线上的某点P,求点P位置的电场强度?均匀带电球壳内部:E内 = _外部:E外 = _(4)带电金属球内部:E内 = _外部:E外 = _(5)电荷均匀分布整个球内的绝缘球内部:E内 = _外部:E外 = _例:如果球壳是有厚度的的(
2、内径R1 、外径R2),在壳体中(R1rR2),单位体积所带电荷量为,求距球心r处的电场强度?(5)无限长均匀带电直线(电荷线密度为):E = 例:已知无限长均匀带电直线上电荷线密度(即单位长度所带的电荷量)为,则与直线相距为d处的电场强度为E=2kd,其中k为静电常量,现有两根可视为无限长均匀带电直线MN,PQ交叉放置,所夹锐角为60,交点为O,两直线所带电荷的线密度相同,电性未知,如图所示,在MOP和PON的平分线上分别存在点A,B,且OA=OB,则下列说法正确的是A. 若两直线带同种电荷,则A、B两点场强之比为3:1B. 若两直线带同种电荷,则A、B两点场强之比为1:1C. 若两直线带异
3、种电荷,则A、B两点场强之比为3:1D. 若两直线带异种电荷,则A、B两点场强之比为3:1二、电场强度的计算方法1、定义式例:如图所示,质量为m、电荷量为q的质点,在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点,其速度方向改变的角度为(弧度),AB弧长为s,求AB弧中点的场强大小. 2、利用E=U/d 3、电场叠加 4、对称法 6、静电平衡E内=0例:一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec7、等效法
4、例:如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z0的空间为真空。将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=h/2处的场强大小为(k为静电力常量)A.B.C.D.8、微元法例:ab是长为L的均匀带电绝缘细杆,P1、P2是位于ab所在直线上的两点,位置如图所示ab上电荷产生的电场在P1处的场强大小为E1,在P2处的场强大小为E2则A.两处的电场方向相反,E1E2B.两处的电场方向相反,E1E2C.若将绝缘细杆的右边L/2截掉并移走(左边12电量、位置不变),则P2处的场强大小为E2-E1D.若将绝缘细杆的右边L/2截掉并移走(左边12电量、位置不变),则根据题中所给的条件无法求出P2处的场强大小9.割补法10、极限法例.如图1所示,半径为 均匀带电圆形平板,单位面积带电量为 ,其轴线上任意一点 (坐标为 )的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出: =2 ,方向沿 轴。现考虑单位面积带电量为 的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为 的圆板,如图2所示。则圆孔轴线上任意一点 (坐标为 )的电场强度为A2 B2 C2 D2