“靜電場”重難點(diǎn)剖析

張健

一、電荷守恒定律和庫侖定律

電荷守恒定律是電學(xué)中的基本定律，它體現(xiàn)了帶電現(xiàn)象的實(shí)質(zhì).一個(gè)原來不帶電的物體通過某些方法可以帶電，原來帶電的物體也可以使它失去電性，但其實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷的數(shù)量并未增加或減少.用電荷守恒定律能很好地解釋感應(yīng)起電、摩擦起電和棒觸起電.

二、描述電場的物理量

電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，理解電場的物質(zhì)性，要從電荷間的相互作用思考，電荷是通過電場發(fā)生相互作用的，雖然看不見電場，但能用試探電荷q檢驗(yàn).描述電場的物理量有電場強(qiáng)度、電勢、電勢差三個(gè)物理量.

例1 如圖1所示，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，其軌跡在豎直面（紙面）內(nèi)，且相對于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對稱，忽略空氣阻力.由此可知 （ ? ?）

A.Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)高

B.油滴在Q點(diǎn)的動能比它在P點(diǎn)的大

C.油滴在Q點(diǎn)的電勢能比它在P點(diǎn)的大

D.油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小

解析 由于勻強(qiáng)電場中的電場力和重力都是恒力，所以油滴的合外力為恒力，加速度恒定不變，所以選項(xiàng)D錯(cuò).油滴軌跡相對于過最低點(diǎn)P的豎直線對稱，類似于倒過來的斜上拋運(yùn)動，所以油滴所受合外力豎直向上，電場力一定豎直向上.當(dāng)油滴從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)時(shí)，電場力做正功，電勢能減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;油滴帶負(fù)電，電場方向豎直向下，沿著電場線電勢降低，所以Q點(diǎn)電勢高于P點(diǎn)電勢，選項(xiàng)A正確;在油滴從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)的過程中，合外力做正功，動能增加，所以Q點(diǎn)動能大于P點(diǎn)，選項(xiàng)B正確，本題選AB.

三、靜電現(xiàn)象、電容器、帶電粒子在電場中運(yùn)動

要知道靜電現(xiàn)象首先應(yīng)知道靜電平衡，導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡.靜電平衡的特點(diǎn)有，導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體為等勢體，導(dǎo)體表面為等勢面，表面上場強(qiáng)不為零且與表面垂直，凈電荷分布在導(dǎo)體外表面.靜電現(xiàn)象的應(yīng)用主要有靜電屏蔽、尖端放電等.

例2 一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場線分布如圖2所示.容器內(nèi)表面為等勢面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是（ ? ?）

A.A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大

B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低

C.B點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直

D.將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場力所做的功不同

解析 由圖可知，B點(diǎn)的電場線比A點(diǎn)的密集，所以B點(diǎn)的電場強(qiáng)度比A點(diǎn)的大，選項(xiàng)A錯(cuò);沿著電場線電勢降低，故小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高，選項(xiàng)B錯(cuò);電場線與等勢面垂直，所以選項(xiàng)C正確;由于容器內(nèi)表面為等勢面，故A、B的電勢差為零，電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)電場力做功均為零，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.本題選C.