求电场强度的几种特殊方法

1 求电场强度的六种特殊方法电场强度是电场中最基本、最重要的概念之一，也是高考的热点。求解电场强度的基本方法有：定义法E＝F/q ，真空中点电荷场强公式法E＝ KQ/r2，匀强电场公式法E＝U/d ，矢量叠加法E＝E1+E2+E3⋯⋯等。但对于某些电场强度计算，必须采用特殊的思想方法。一、对称法对称法 实际上就是根据某些物理现象、物理规律、 物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法，利用此法分析解决问题可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，有出奇制胜之效。例 1．（2005年上海卷 4题）如图 1，带电量为 +q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小和方向如何？( 静电力恒量为 k) 解析 ：均匀带电薄板在a,b两对称点处产生的场强大小相等，方向相反，具有对称性。而带电薄板和点电荷+q 在 a 点处的合场强为零，则Ea＝2kqd，方向垂直于薄板向右，故薄板在 b 处产生的场强大小为Eb＝Ea=2kqd, 方向垂直于薄板向左。点评： 利用镜像法解题的关键是根据题设给定情景，发现其对称性，找到事物之间的联系，恰当地建立物理模型。二、微元法微元法就是将研究对象分割成若干微小的的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。例 2. 如图 2 所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为 O，P 为垂直于圆环平面的称轴上的一点， OP＝L，试求 P点的场强。解析 ：设想将圆环看成由ｎ个小段组成，当ｎ相当大时，每一小段都可以看作点电荷，其所带电荷量Ｑ′ ＝Ｑ／ｎ，由点电荷场强公式可求得每一小段带电体在Ｐ处产生的场强为)(222LRnkQnrkQE由对称性知，各小段带电环在Ｐ处的场强Ｅ，垂直于轴的分量Ｅｙ相互抵消，而其轴向分量Ｅｘ之和即为带电环在Ｐ处的场强ＥＰcos)(22LRnQnknEExP2322)(LRQLk点评： 严格的说，微分法是利用微积分的思想处理物理问题的一种思想方法，对考生来说有一定的难度，但是在高考题中也时而出现，所以，在复习过程中要进行该方法的思维训练，以适应高考的要求。三、等效替代法“等效替代” 方法，是指在效果相同的前提下，从 A 事实出发， 用另外的 B事实来代替， 必要时再由B 而 C⋯⋯直至实现所给问题的条件，从而建立与之相对应联系，得以用有关规律解之。如以模型代实...