课外拓展



等分法计算匀强电场中的电势

  (1)在匀强电场中,沿着任意方向上相等的距离电势差都相等.如果把某两点间的距离等分为几段,则每段两端点的电势差等于原电势差的l/n倍,像这样采用这种等分间距求电势问题的方法,叫做等分法.

  (2)在已知电场中几点的电势时,如果要求其他某点的电势时,一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同的等势点.等分法也常用在画电场线的问题中.

  (3)在匀强电场中,相互平行,相等长度的线段两端电势差相等.用这一点可求解电势.

例1、如图所示,A,B,C,上是匀强电场中一正方形的四个顶点.已知A,B,C三点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=-3V,求D点的电势.

解析:

  因为AB∥CD,故φA-φBD-φC,解得φD=9V.

例2、如图的方框中为一匀强电场,A,B,C三点为电场中的三点.电势分别为φA=24V,φB=12V,φC=-24V,试用作图法作出该电场的电场线.

解析:

  在图示的匀强电场中沿AB方向和沿AC方向电势都是均匀降低的,因φA=24V,φC=-24V,则AC连线的中点O的电势必为零,而AO的中点O′的电势一定等于12V,即O′和B在同一等势面上,连接BO′即为该匀强电场中的一条等势线.根据电场线与等势面垂直可画出电场的电场线,如图所示.作图步骤如下:

例3、如图所示,虚线方框内为一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点.已知φA=12V,φB=6V,φC=-6V.试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线),并要求保留作图时所用的辅助线.若将一个电子从A点移到B点,电场力做多少电子伏的功?

解析:

  由于电场线与等势面垂直,而且在匀强电场中,电势相等的点的连线必在同一等势面上,所以与等势点连线垂直的线必是电场线.电势相等的点可根据匀强电场的特点,利用等分法来找.

  因φB=6V,φC=-6V,由匀强电场的特点:U=E·d知,在BC连线的中点D处的电势必为零;同理,把AC线段等分成三份,在等分点D′处的电势也必为零.连结DD′即为该电场中的一条等势线.根据电场线与等势线垂直,可以画出电场中的电场线,如图中实线所示,由沿场强方向电势降低可确定出场强的方向.将一电子从A移到B,电场力做功为:

  W=-eUAB=-e×(12-6)V=-6eV

 

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