cm,M点放一个点电荷q=-1.0×10-10 C,如图1所示.求:
图1
(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.
解析 (1)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,根据库仑定律,得FM=k= N
=1.0×10-8 N.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点的场强EM== N/C=100 N/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.
(3)在M点拿走试探电荷q,有的同学说M点的场强EM=0,这是错误的.其原因在于不懂得场强是反映电场的性质的物理量,它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的,与试探电荷q是否存在无关.故M点的场强仍为100 N/C,方向沿OM连线背离Q.
答案 (1)大小为1.0×10-8 N 方向沿MO指向Q
(2)大小为100 N/C 方向沿OM连线背离Q
(3)大小为100 N/C 方向沿OM连线背离Q
总结提升
(1)公式E=是电场强度的定义式,不是决定式.其中q是试探电荷的电荷量.
(2)电场强度E的大小和方向只由电场本身决定,与是否放入的试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关.
二、点电荷的电场 电场的叠加原理
1.真空中点电荷周围的场强
(1)大小:E=k.
(2)方向:Q为正电荷时,E的方向由点电荷指向无穷远;Q为负电荷时,E的方向由无穷远指向点电荷.
2.电场的叠加原理:如果在空间中同时存在多个点电荷,这时在空间某一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理.
【深度思考】
公式E=与E=k有什么区别?
答案 公式E=是电场强度的定义式,适用于任何电场,E可以用来度量,但与F、q无关.其中q是试探电荷.
公式E=k是点电荷场强的决定式,仅适用于真空中点电荷的电场强度求解,Q是场源电荷,E与Q成正比,与r2成反比.