关于大家都想知道高中物理中如何求电张力所做的功和如图在点电荷q产生的电场中的题是怎么回事吗?听小编为各位来讲解一下。
1.功根据W=Fscos的定义计算。
在高中阶段,方程中的F必须是恒力,因此该方法仅适用于计算均匀电场中电张力所做的功或确定所做的电功的符号。野战部队。
示例1两个带电,电荷+q且
固定在一根长度为l的细绝缘棒两端,置于电场强度为E的均匀电场中,棒与电场强度方向平行,其位置如图所示。如果一根杆绕O点并垂直于杆的轴线顺时针旋转90,则旋转过程中电场力所做的功为
0
ikB
德里克埃尔
分析+q所受的场力水平向右;
电场力水平指向左侧。假设+q到O点的距离为x,
距O点的距离为。当棒顺时针旋转90时,电场对两个所做的功为
所以总工作量是
因此,选项B是正确的。
2、利用“电场力所做的功等于电荷势能增加量的负值”的结论进行计算,即W=-。
当电荷的势能值已知时,该方法更方便。
例2平行板电容器的电容为C,两极板之间的距离为d,顶极板带正电荷,电荷量为Q,底极板带负电荷,电荷量也为Q。它们产生的电场是无穷大,电势为零。两个带不同电荷的小通过一根绝缘实心棒连接起来。小的电荷为+q
,杆长为。现在它从静止状态移动到电容器两块极板之间的无穷远处,如图所示。在此过程中,电场力作用在两个上的总功是多少?
分析从功公式来看,如果考虑杆和向不同方向移动,则无法得到电场力所做的功值。然而,电场力对两个小所做的总功可以通过改变两个小的势能来间接获得。通过求两个小在运动起点和终点的势能之和,我们就可以计算出电场力的功。
最初,当两个小相距很远时,它们的势能为零,因此E=0。当终点位置的两个如图所示静止时,如果带正电的的位置为a,此时的电势为Ua,则带正电的的电势如下qUa;如果带负电的的位置为b,则此时的电势为Ub,带负电的的势能为-qUb,所以两个小的势能之和为是
那么电压对两个小所做的功就是W=-=-=E-Et=-
3.使用WElectric=qU或WAB=qUAB进行计算。
这时一般有两种处理方法一种是严格的带符号运算,q和UAB都考虑正负数,得到的W的正负数直接代表电场力所做功的正负数。二是计算时只使用绝对值,因此W只是1的数值,1的正负值可以通过机械知识来确定。
例3平行板电容器的电容为C,两极板之间的距离为d,上极板带正电荷Q,下极板也带负电荷Q。他们产生的是无穷大的势能0。两个带不同电荷的小通过一根绝缘实心棒连接起来。小的电荷为+q
,杆长为。现在它从静止状态移动到电容器两块极板之间的无穷远处,如图所示。在此过程中,电场力作用在两个上的总功是多少?
分析设无穷大为A,正电荷的位置+q为B,负电荷的位置
地点是C。根据W=qU,可以通过电场力做功。
现在
4.利用动能定理进行计算。W电+W其他=Ek
它是能量转换和守恒定律在电场中的应用,适用于计算均匀和非均匀电场中电张力所做的功。
例4当带电的在空中从A点移动到B点时,重力做功。
,工作是通过克服空气阻力来完成的。
,的动能增加。求在此过程中作用在上的电张力所做的功。
分析根据动能定理
所以
空气阻力所做的功是克服空气阻力所做的功的负值。
换句话说,电张力作用在上。
消极的事情。
例5如图所示,垂直放置一根光滑的绝缘细棒,与以正点电荷Q为圆心的圆相交于B、C两点。q穿过杆,A点无初速度地向下滑动。q远小于Q,AB=h,则滑向B点的速度为
,求
小从A移动到B时电场力所做的功
两点电位差AC
分析由于小从A点运动到B点仅靠电场力和重力,因此可以由动能定理得到。
现在
那么电压所做的功如下
由于B、C是电荷Q产生的电场中同一等势面上的两点,
,那么我们可以得到
即A、C两点之间的电位差为
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