静电场

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电场线的性质

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高中物理选修3-1的第一章就是静电场,很多学生特别是女生总抱怨静电场这部分学不明白。原因之一便是静电场看不见摸不到,而且性质还很多,其中之一便是电场线的性质。

我们下面就来详细的解析电场线所具有的若干性质。

电场线并不存在

为了形象描述电场,法拉第最早引入了电场线的概念。但电场线并不客观存在,只是描绘电场的工具,让我们能更直观的探究静电场的性质。不管是对电场进行定性分析,还是对电场作定量计算,电场线都是非常有效的工具。

电场线最根本的性质

电场线是在电场中画出的一簇曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场方向相同,这是电场线画出来的依据,也属于电场线最基本的性质。

电场线最基本的特性并不用去推导,因为我们的电场线就是依照这个特性描绘出来的,同学们要理解这个先后顺序。

电场线的基本性质

电场线的基本性质有5条,依次如下:

(1)电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于负电荷(或无穷远处);即电场线可以是不闭合的(这是与后面要学习的磁感线的最大区别);

(2)电场线的疏密程度可定性的用来表示电场的强弱,电场线越密集的地方电场强度E越大;

(3)电场线与等势面垂直;

(4)任意两条电场线不会相交(如果两条电场线相交,就会在交点处形成两个切线方向,而静电场中每一点的电场方向是唯一的),也不会相切(如果相切,则在切点处电场线的密集程度趋于无穷大,也即该处的场强趋于无穷大,这与实际不相符);

(5)沿着电场线的方向电势越来越低,电场方向就是电势降低最快的方向;

电场线

有哪些常见的电场线?

同学们需要掌握的几条电场线:

(1)匀强电场线、一个点电荷(正、负)形成的电场线;

(2)两个等量异号点电荷形成的电场线;

(3)两个等量同号点电荷形成的电场线;

(4)一个点电荷与一个带电板形成的电场线。

电场线与电荷的运动轨迹是两码事

如果电荷只受电场力,那么电场线上的切线方向就是电荷加速度方向,而运动轨迹的切线方向是速度方向,加速度与速度的方向往往并不相同。

电场线与电荷运动轨迹重合的条件是:

(1)电场线必须是直线;

(2)电荷只受电场力的作用;

(3)带电粒子初速度为零或者初速度的方向与电场线的方向在同一条直线上。

电场线上任意一点切线方向是正电荷粒子受力方向,这是电场线画出来的准则。可以说是最最基本的电场线的性质。

下面我们来分析静电场中电场线的基本性质有哪些?

相比于力学,静电场知识抽象难懂,生活中看不见、摸不到。电场线的这些基本性质同学们要多看几遍,多温习,在理解的基础上强化记忆。

此外,课本上典型的电场分布情况要了解,比如图中的同种电荷周围的电场线分布,等等。

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