靜電場(chǎng)中物理量的對(duì)比

關(guān)亞男

(錦州師范高等專(zhuān)科學(xué)校,遼寧　錦州　121000)

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靜電場(chǎng)中物理量的對(duì)比

關(guān)亞男

(錦州師范高等專(zhuān)科學(xué)校,遼寧錦州121000)

摘要：靜電場(chǎng)為電磁學(xué)的開(kāi)端,里面囊括了很多的物理量,由于它們之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,常常導(dǎo)致學(xué)生記混用錯(cuò),感覺(jué)似是而非，不能快速而準(zhǔn)確地選擇正確、便捷的公式解決問(wèn)題,從而導(dǎo)致學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)部分時(shí)對(duì)物理量的理解比較混亂.針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,筆者設(shè)計(jì)了對(duì)比式的物理量關(guān)系圖表,探討這些物理量的縱橫關(guān)系,以理清解題的公式及選擇思路.

關(guān)鍵詞：靜電場(chǎng)；定義式對(duì)比;分類(lèi)對(duì)比;縱橫關(guān)系對(duì)比

電磁學(xué)是高中物理學(xué)中兩大重點(diǎn)內(nèi)容之一.近幾年來(lái),電磁學(xué)的考點(diǎn)一直集中在帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),并作為高考的壓軸題出現(xiàn).而靜電場(chǎng)作為電磁學(xué)的開(kāi)端,又是解決這類(lèi)問(wèn)題的基礎(chǔ).但是,靜電場(chǎng)囊括了眾多的物理量,由于它們之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,導(dǎo)致學(xué)生常常記混用錯(cuò),不能快速準(zhǔn)確地選擇最正確、最便捷的公式解題,使學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)部分常常遇到困難.

1各物理量的定義式對(duì)比

2物理量的分類(lèi)對(duì)比

把這七個(gè)物理量(電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)差U、電勢(shì)φ、檢驗(yàn)電荷電量q、電場(chǎng)力F、電場(chǎng)力做的功W、電勢(shì)能Ep)放到一起,從矢量、標(biāo)量的角度看,E、F是矢量,遵守平行四邊形定則,解題時(shí)一般不帶入“+”“-”號(hào).而U、φ、W、Ep全是標(biāo)量,解題時(shí)一般帶入“+”“-”號(hào).

從另一個(gè)角度看,E、U、φ盡管用電荷量定義,我們稱(chēng)電荷量q為檢驗(yàn)(試探)電荷,但E、U、φ卻與電荷無(wú)關(guān).而F、W、Ep三者必須是場(chǎng)與電荷共有的,不能脫離電荷,所以在研究時(shí)一定要找到研究對(duì)象——電荷,要弄清電荷種類(lèi)，即正或負(fù).

3物理量間的縱橫關(guān)系對(duì)比

電勢(shì)的高低取決于電場(chǎng)線(xiàn)的方向，即順著電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)逐漸降低,逆著電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)逐漸升高,但電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱與電勢(shì)的高低沒(méi)有直接聯(lián)系.不過(guò),在任一電場(chǎng)中,電場(chǎng)線(xiàn)密(疏)的地方,等勢(shì)線(xiàn)也一定密(疏).

電勢(shì)能的增減取決于電場(chǎng)力做功的正負(fù).無(wú)論正、負(fù)電荷,只要電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能一定減少;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能一定增加.所以,對(duì)于正電荷,順(逆)著電場(chǎng)線(xiàn)移動(dòng),電勢(shì)能減小(增加);對(duì)于負(fù)電荷,順(逆)著電場(chǎng)線(xiàn)移動(dòng),電勢(shì)能增加(減少).

將六個(gè)物理量的關(guān)系式列于圖1:

與q無(wú)關(guān)與q有關(guān)E=UdE=Fq → F=qEU=Wq → W=qUF=Wd(勻強(qiáng)電場(chǎng))

UAB=φA-φB φ=Epq → Ep=qφWAB=EPA-EPB

圖1

由圖1不難看出,E與F、U與W、φ與Ep的橫向關(guān)系,記住左側(cè)三個(gè)物理量E、U、φ的定義式,右側(cè)三個(gè)物理量F、W、Ep也就基本明確了.

從縱向看，E與U、F與W的關(guān)系式形式相似,且適用條件也相同,均適用于勻強(qiáng)電場(chǎng).U與φ、W與Ep的關(guān)系式也非常相似,且二者順序相似.

這樣,從此表看出,每個(gè)物理量的求法至少有兩種,到底選用哪個(gè)公式,要視題中的已知和未知條件而定.這種對(duì)比式的物理量關(guān)系圖表,醒目地展現(xiàn)了它們之間的關(guān)系.