物理：学法巧手指——电场的力的性质、能的性质

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1、电场的力的性质能的性质1•三个电荷平衡的问题例题1•今有两固定点电荷A和B,Qa=+90,Qb=+0,相距为L,另冇可以自由移动的点电荷C,Qc=_Q°欲把点电荷C放在适当的位置而受力平衡，应放在何处？A冈cCFecEXIL►图1解析：由数学知识可知，不论把点电荷C放在何位置，A、B和C一定在同一平面上。由于点电荷C仅受两个库仑力，故点电荷C一定是被放在点电荷人和〃所在的直线上。乂因为点电荷力和〃都带正电，而C带负电，经分析可知应将C放直在点电荷A、B之I'可，如图1所示。设A、C之间的距离为兀，由库仑定

2、律和共点力作用下物体的平衡条件，得即R警斗*x2(L-x)23/3解得%1=—,X.=-L(舍去)14_2故，应把点电荷C放在A和B之间，H.距点电荷A—处。4深入思考：⑴如果把上题中的点电荷C换成一个与C带等量异种电荷的点电荷D呢？答案：仍然是放在C所在的位置⑵本题中只是要求点电荷C受力平衡，请仔细看一下，其它的两个点电荷A和〃是否也受力平衡呢？答案是否定的，很明显，单看点电荷B的受力就是不平衡的。原因如下：因为点电荷C受力已经平衡，即如图2为此时点电荷B的受力情况分析，其屮Qb•Qc(L-x)2Qa'

3、Qc_kQb•Qc_(L-x)2卫CflcsB网E-e0+ewXIL►图2而%斗片少Qb>Qco命

4、题解读：带电体受力平衡或非平衡的问题，和一般物体的受力平衡或非平衡问题是一样的，以前所讲过的力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡条件以及牛顿第二定律等力学规律都是适用的。这类问题不麻烦，其解题思路一般是先根据带电体的受力情况分析考虑点电荷放置的位置，然后根据共点力作用下物体的平衡条件列出方程即可求解。2.“等效点电荷”的应用例题2.一半径为/?的绝缘球壳上均匀带有电荷量为+Q的电荷，另一电荷量为+g的点电荷放在球心上，由于对称性，点电荷受力为零。现在在球壳上挖去一半径为厂（厂《/?）的小圆孔，则此时球心

5、0处的点电荷所受的电场力人小为,方向为O（已知静电力恒量为R）解析：根据题意画出带电球壳，并且画出了小圆孔的放大图，因为厂《/?,所以可以把挖去的那部分球壳近似看成半径为广的圆面，又因球壳均匀带电，故其带电蜃为2=/-4/?2也是因为r«/?,所以挖去前的这小部分带电球壳可以近似看成点电荷，整个带电球売可以看成无数这样的“点电荷”，由于对称性，使得处在球心处的点电荷+q所受电场力为零。挖去半径为厂的小圆孔后，除原来耳挖去的这个“点电荷”对称的部分外，其余的“点电荷”都还能找到与其对称的“点电荷”，故此时球

6、心处的场强大小就等于与挖去的这个“点电荷”对称的部分产牛的场强，即Qr2£E=k=k=k,方向由球心指向小孔。R2R24/?4故球心处的点电荷+g所受电场力大小为2卩诃二怜,方向由球心指向小孔。命题解读：抓住r

7、变小C.验电器人的箔片张开的角度不变D.验电器4的箔片张开的和度可能变大也可能变小这是一个很简单的问题，其实就是静电感应、自rh电荷移动的判断问题，止确的答案是Ao但在解释为什么是4时，不同的人却给出了不同的解释,谙看:解释（一）：因为验电器A和金属棒〃都带正电，根据“同种电荷相互排斥”的结论，验电器上端金属球所带的正电荷冇一部分会被排斥到下端，所以箔片张开的角度要变大，答案为A。解释（二）：因为金属棒B带正电荷，根据“杲种电荷相互吸引”的结论，验电器下端的一部分白由电子会被吸引到上端的金属球上，使得卜•

8、端的正电荷增多，所以验电器的箔片张开的角度要变人，答案A正确。两种不同的解释却得出了同样的答案，难道两种解释真的都是正确的吗？不是的，第一种解释是错误的！大家都知道，组成物质的原子屮有带正电的原子核和带负电的口由电子，自由电了是可以自由移动的，而原了核只能在自己的平衡位置附近來回振动。上面的题冃中,当带正电的金属棒B去靠近验电器4时，只能是验电器下端的自山电子向上移动，故解释（一）是错课的。平常的学习过程中，结论可以用，但不要