电场强度三个公式的比较 怎样比较电场强度
1. 方法一:公式法
(1)通过场强的定义式求电场强度
示例:质量为m,电量为q的质点在静电力作用下,以恒定速率v沿圆弧从A点运动至B点,速度方向变化θ(弧度)。不考虑重力的情况下,图1描绘了其轨迹。我们要计算AB两点间的电势差,以及AB弧中点的场强大小。
解析:运用动能定理对带电粒子进行处理,推导得到电场强度的计算公式。
(2)使用点电荷的场强公式来计算电场强度
示例:真空中有两个等量异种点电荷,电量均为Q,相距r。求这两点电荷连线中点M处场强的大小和方向。
解析:对两个点电荷的场强进行合成处理,结合向量运算法则推导得到结果。
(3)使用匀强电场的场强公式进行计算
示例:图2描绘了A、B、C三点在匀强电场中的位置。已知AC垂直BC,∠ABC为60°,BC距离为20cm。要求求出此电场的电场强度大小和方向。
解析:根据电场力做功的信息,结合等势面和电势差的关系推导得出结果。
2. 方法二:虚补法
示例:图3描绘了无限大接地金属板和其上方距板d处的+Q点电荷的关系。要求求解金属板表面P点的场强大小。
解析:这是一个不对称电荷结构模型,通过在金属板下方虚补一个-Q点电荷,将其转化为对称结构模型,再利用场强的叠加原理推导结果。
说明:在处理非对称问题时,可以采用虚补法转化为对称结构进行处理。
3. 方法三:微元法
示例:图4描述了均匀带电圆环的电场情况,带电量为Q,半径为R。圆心为O,P为垂直于圆环平面的对称轴上的点。要求求解P点的场强。
解析:将圆环划分为n小段微元,每段微元可视为点电荷进行处理。通过微元法推导得到带电圆环在P点的场强公式。