用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

易繼東

(湖南省石門縣第一中學(xué)，湖南　石門　415300)

用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

易繼東

(湖南省石門縣第一中學(xué)，湖南石門415300)

摘要：在靜電場(chǎng)的學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)這兩個(gè)基本概念認(rèn)識(shí)不清，而正確理解它們是掌握靜電場(chǎng)知識(shí)的關(guān)鍵.筆者根據(jù)具體事例，總結(jié)了“六個(gè)不一定”，以利于學(xué)生正確理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì).

關(guān)鍵詞：電場(chǎng)強(qiáng)度；電勢(shì)；理解

電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)是靜電學(xué)中兩個(gè)重要的基本概念，都是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，是電場(chǎng)的固有特性，均與試探電荷q無關(guān)，正確地理解和掌握這兩個(gè)概念，認(rèn)清二者之間的區(qū)別與聯(lián)系，是掌握靜電場(chǎng)知識(shí)的關(guān)鍵.

1電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的區(qū)別

(1)物理意義不同

(2)矢、標(biāo)性不同

電場(chǎng)強(qiáng)度為矢量，規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，用電場(chǎng)線來描述其大小和方向，遵守矢量合成的平行四邊形定則，當(dāng)空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在時(shí)，某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和；而電勢(shì)為標(biāo)量，但有正負(fù)之分，其正或負(fù)僅表示該點(diǎn)電勢(shì)比零勢(shì)點(diǎn)高或低，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落，用代數(shù)法求和.

2電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的聯(lián)系

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小表示沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落的快慢.

(2)順著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來越低,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降落最快的方向.

(3)等勢(shì)面與電場(chǎng)線總是處處垂直的.

(4)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系為:E=U/d.

3用“六個(gè)不一定”理解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度相等，電勢(shì)不一定相等

如圖1所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B、C、M、N五點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同，故EA=EB=EC=EM=EN；但電勢(shì)大小不相等，根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落”有：φA>φB>φC>φM>φN.

圖1

(2)電勢(shì)相等，電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同

圖2

如圖2所示，與場(chǎng)源電荷+Q等距離的A、C兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同，故電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，但兩者的電勢(shì)相等，即φA=φC.

(3)場(chǎng)強(qiáng)為零，電勢(shì)不一定為零

(4)電勢(shì)為零，場(chǎng)強(qiáng)不一定為零

圖4

如圖4所示，在等量異種電荷A、B連線的中點(diǎn)O處，兩點(diǎn)電荷在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同，故合場(chǎng)強(qiáng)不為零，且大小等于一個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)場(chǎng)強(qiáng)的2倍.而兩點(diǎn)電荷在該點(diǎn)所產(chǎn)生電勢(shì)的代數(shù)和則為零.

(5)電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)不一定高

如圖5所示，在電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，很顯然EB>EA,而根據(jù)“沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落”可得：φA>φB.

(6)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落，但電勢(shì)降落的方向不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向

如圖6所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，A、B所在直線上各點(diǎn)電勢(shì)沿著從A指向B的方向依次降落，而由A指向B的方向并不是該電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向.

圖6