对比法学习电场

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同学们初次接触电场的概念会感到比较陌生，如果采用对比的方法，可以很好的建立前后知识间的联系和区别，更容易理解新的知识。其中电场力和万有引力很相似，如果我们把电场和引力场比较着学习会容易许多。

一、电场和万有引力场比较如下:

二、解释说明

序号1：电场和引力场一样是客观存在的一种特殊物质形态，它存在于周围的空间,场具有能量、动量这些不可忽视的机械性质，充分表明了场的客观实在性,场是一种运动着的物质，环绕在实物粒子周围的空间而不远去，几个场可以同时占有一个空间。

序号2：有质量物体间的相互吸引作用是通过有质量的物体激发的引力场来实现的；带电体（电荷）间的相互作用力是通过带电体（电荷）激发的电场来实现的。（如图）

序号3：表示场的物理量表达了场中某点力的性质：引力加速度g/，表达了引力场中某点对单位质量的物体的引力的大小和方向；电场强度E，表达了电场中某点对单位正电荷的电场力的大小和方向(单位负电荷受力方向相反)。

序号4：定义式g/=F万m 是场强的量度公式，m为放入引力场中某点的物体的质量，F万为该物体在引力场中所受的引力，g/与F万、m无关，取决于引力场本身，适用于任何物体的引力场；定义式E＝Fq 是场强的量度公式，q为放入电场中某的电荷所带的电荷量，F为该电荷在电场中所受的电场力，E与q、F无关，取决于电场本身，适用于任何电场。

序号5：决定式g/=GMr2，表示可看成质点的物体形成的引力场中场强的分布规律，M为场源物体的质量，r为引力场中的某点到场源物体的距离，g/与M成正比，与r2成反比，只适用于场源物体能看成质点的引力场；决定式E=kQr2 （点电荷），表示点电荷形成的电场中场强的分布规律，Q为场源电荷的电荷量，r为电场中的某点到场源电荷的距离，E与Q在正比，与r2成反比，只适用于点电荷的电场。

序号6：引力场的方向与放入的物体无关，与放入引力场中的物体所受的引力的方向相同；电场的方向与放入的检验电荷无关，与放入电场中的正的带电体所受电场力的方向相同。

三、例题分析

例:在真空中O点放一个点电荷Q=1.0╳10-9C，直线MN通过O点，OM的距离r=30cm，M点放一个点电荷q=-1.0╳10-10C，如图所示，

(1)q在M点受到的作用力；

(2)M点的场强；

(3)拿走q后M点的场强；

(4)M、N两点的场强哪点大？

(5)如果把Q换成-1.0╳10-9C的点电荷，情况又如何？

思路分析：根据题意，Q是形成电场的电荷，q为检验电荷，为了方便，只用电量的绝对值计算，力和场强的方向可通过电荷的正负判断。

电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，可根据库仑定律求得，电场中某点的场强大小、方向与检验电荷无关，在比较M、N两点场强大小时应熟记点电荷形成场强中各点场强的分布规律。

解析：(1)根据库仑定律，得FM=kQqr2=9.0╳109╳1.0╳10-9╳1.0╳10-100.32 N=1.0╳10-8N

因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q。

(2)M点场强 EM=FMq =1.0╳10-81.0╳10-10 N/C=100N/C

其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同。

另一种解法：将FM=kQqr2 代入EM=FMq 得EM= kQr2 =9.0╳109╳1.0╳10-90.32 N/C=100N/C

(3)在M点拿走检验电荷q场强不变。

(4)根据公式EM= kQr2 可知，因为rM>rN，所以M点的场强EM大于N点的场强EN。

(5)如果把Q由正电荷换成负电荷，其电量不变，除q受库仑力和场强方向改为原来的反向处，其他情况不变。

评析拓展：(1)点电荷形成的电场中某一点的场强是由公式E= kQr2 决定的，即距形成电场的点电荷Q为r远的点的场强由Q与r决定，若r一定，E∝Q；或Q一定，E∝1r2 ，此公式只适用于真空中点电荷形成的电场，公式E=Fq 是场强的定义公式，也是量度公式，适用于任何电场，但它不是决定场强的条件公式，不能说E与F在正比，与q成反比。

(2)电场最基本的特性是对放入其中的电荷有力的作用，公式F=qE表明只要存在E，放入q就要受到大小为qE的力F的作用，因此不是因为有F才有E，而是因为有E，电荷才会受到F作用，F的大小由E和q共同决定。