我們下面就來(lái)詳細(xì)的解析電場(chǎng)線所具有的若干性質(zhì)。
電場(chǎng)線并不存在
為了形象描述電場(chǎng),法拉第最早引入了電場(chǎng)線的概念。但電場(chǎng)線并不客觀存在,只是描繪電場(chǎng)的工具,讓我們能更直觀的探究靜電場(chǎng)的性質(zhì)。不管是對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行定性分析,還是對(duì)電場(chǎng)作定量計(jì)算,電場(chǎng)線都是非常有效的工具。
電場(chǎng)線最根本的性質(zhì)
電場(chǎng)線是在電場(chǎng)中畫(huà)出的一簇曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)方向相同,這是電場(chǎng)線畫(huà)出來(lái)的依據(jù),也屬于電場(chǎng)線最基本的性質(zhì)。
電場(chǎng)線最基本的特性并不用去推導(dǎo),因?yàn)槲覀兊碾妶?chǎng)線就是依照這個(gè)特性描繪出來(lái)的,同學(xué)們要理解這個(gè)先后順序。
電場(chǎng)線的基本性質(zhì)
電場(chǎng)線的基本性質(zhì)有5條,依次如下:
(1)電場(chǎng)線起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處),終止于負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處);即電場(chǎng)線可以是不閉合的(這是與后面要學(xué)習(xí)的磁感線的最大區(qū)別);
(2)電場(chǎng)線的疏密程度可定性的用來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,電場(chǎng)線越密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度E越大;
(3)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直;
(4)任意兩條電場(chǎng)線不會(huì)相交(如果兩條電場(chǎng)線相交,就會(huì)在交點(diǎn)處形成兩個(gè)切線方向,而靜電場(chǎng)中每一點(diǎn)的電場(chǎng)方向是唯一的),也不會(huì)相切(如果相切,則在切點(diǎn)處電場(chǎng)線的密集程度趨于無(wú)窮大,也即該處的場(chǎng)強(qiáng)趨于無(wú)窮大,這與實(shí)際不相符);
(5)沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低,電場(chǎng)方向就是電勢(shì)降低最快的方向;
有哪些常見(jiàn)的電場(chǎng)線?
同學(xué)們需要掌握的幾條電場(chǎng)線:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)線、一個(gè)點(diǎn)電荷(正、負(fù))形成的電場(chǎng)線;
(2)兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線;
(3)兩個(gè)等量同號(hào)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線;
(4)一個(gè)點(diǎn)電荷與一個(gè)帶電板形成的電場(chǎng)線。
電場(chǎng)線與電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡是兩碼事
如果電荷只受電場(chǎng)力,那么電場(chǎng)線上的切線方向就是電荷加速度方向,而運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向是速度方向,加速度與速度的方向往往并不相同。
電場(chǎng)線與電荷運(yùn)動(dòng)軌跡重合的條件是:
(1)電場(chǎng)線必須是直線;
(2)電荷只受電場(chǎng)力的作用;
(3)帶電粒子初速度為零或者初速度的方向與電場(chǎng)線的方向在同一條直線上。
電場(chǎng)線上任意一點(diǎn)切線方向是正電荷粒子受力方向,這是電場(chǎng)線畫(huà)出來(lái)的準(zhǔn)則。可以說(shuō)是最最基本的電場(chǎng)線的性質(zhì)。
下面我們來(lái)分析靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的基本性質(zhì)有哪些?
相比于力學(xué),靜電場(chǎng)知識(shí)抽象難懂,生活中看不見(jiàn)、摸不到。電場(chǎng)線的這些基本性質(zhì)同學(xué)們要多看幾遍,多溫習(xí),在理解的基礎(chǔ)上強(qiáng)化記憶。
此外,課本上典型的電場(chǎng)分布情況要了解,比如圖中的同種電荷周?chē)碾妶?chǎng)線分布,等等。