突破38 电场强度计算的六种方法
方法1 利用合成法求电场强度
空间中的电场通常会是多个场源产生的电场的叠加,电场强度可以应用平行四边形定则进行矢量计FkQ
算,这是高考常考的考点。虽然电场强度的定义式为E=,但公式E=2反映了某点场强与场源电荷的特qr性及该点到场源电荷的距离的关系,体现了电场的来源与本质,高考常围绕此公式出题。
【典例1】如图所示,M、N为真空中两根完全相同的均匀带正电绝缘棒,所带电荷量相同,且平行正对放置,两棒中点分别为O1、O2,a、b、c、d、e为O1O2连线上的六等分点,a点处有一带正电的固定点电荷.已知c处和d处的场强大小均为E0,方向相反,则b处的场强大小为( )
A. E0 B. 【答案】D
C.
D.
【跟踪短训】
1.如图在半径为R的圆周上均匀分布着六个不同的点电荷,则圆心O处的场强大小和方向为
A. ;由O指向F
1
B. ;由O指向F
C. ;由O指向C
D. ;由O指向C
【答案】B
【解析】由点电荷的场强公式可知,在A、B、C、E、F五个位置的点电荷在O点产生的场强大小为,
在D位移的点电荷在O产生的场强大小为电场强度的示意图,如图所示:
,电场强度是矢量,求合场强应用平行四边形定则,作出
最终O点的合场强为,方向由O指向F,故选B.学科+网
-
-
2.在真空中有两个点电荷Q1=+3.0×108 C和Q2=-3.0×108 C,它们相距0.1 m,A点与两个点电荷的距离均为0.1 m。试求A点的场强。
【答案】 2.7×104 N/C 方向与Q1Q2连线平行指向右 【解析】 Q1、Q2在A点产生的场强如题图所示。
2
方法2 利用补偿法求电场强度
求解电场强度,常用的方法是根据题设条件建立物理模型,如果这个模型是一个完整的标准模型,则容易解决。但有时由题设条件建立的模型不是完整的标准模型,假设为模型A,这时需要补充一些条件,由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B,并能与模型A恰好组成一个完整的标准模型,使得求解模型A的问题变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题。
将有缺口的带电圆环补全为圆环”或将球面补全为球面,从而化难为易如图丁所示将金属丝弯成半径为r的圆弧,但在AB之间留有宽度为d的间隙,且d远远小于r将电荷量为Q的止电荷均匀分布于金属丝上,设原缺口环所带电荷的线密度为?,??Q则补上的那一小段金属丝带电荷量Q'=pd,则整个完整的
2?r?d金属丝AB在O处的场强为零,Q在O处的场强E=
kQd2?r?rd32,因O处的合场强为零,则金属丝AB
在O点的场强E=-
kQd2?r?rd32,负号两者方向相反,背向圆心向左
【典例2】均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )
3