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库仑定律与电场强度:定义式决定式、电场线特点

电场强度是「定义式与决定式」的经典辨析点:E = F/q 与 E = kQ/r² 谁说了算,选择题年年设坑;元电荷是「最小电荷量」而不是某种粒子,这个表述也常被偷换。

电荷与库仑定律

  • 自然界只有两种电荷;同种相斥、异种相吸
  • 元电荷:e = 1.6×10⁻¹⁹ C,是最小的电荷量(电子所带电荷量),不是一种粒子
  • 电荷守恒定律:电荷既不会创生也不会消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体一部分转移到另一部分
  • 库仑定律:F = kQ₁Q₂/r²,静电力常量 k = 9.0×10⁹ N·m²/C²
  • 适用条件:真空中的静止点电荷(均匀带电球体可视为电荷集中于球心的点电荷)

电场强度的两种表达式

公式性质适用范围
E = F/q(定义式)E 由电场本身决定,与试探电荷 q、F 无关适用于一切电场
E = kQ/r²(决定式)E 由场源电荷 Q 和距离 r 决定只适用于真空中的点电荷
E = U/d匀强电场中 E 与 U 的关系只适用于匀强电场,d 沿场强方向

电场线的特点

  • 电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远)
  • 电场线不闭合、不相交;疏密表示场强强弱
  • 电场线上某点的切线方向就是该点场强方向
  • 沿电场线方向电势逐渐降低
  • 电场线是人为画出的假想曲线,实际不存在,但可以用实验(头发屑、蓖麻油)模拟

辨析:拿走试探电荷,E 变吗

不变。E 是电场本身的属性,试探电荷只是「探测仪」:把 q 换成 2q,F 同样变成 2 倍,比值 E = F/q 不动。判断口诀:定义式算出的量属于「场」,决定式才反映「场由谁决定」。考题问「电荷量加倍后该点场强如何」,用决定式判断不变;问「场源电荷加倍」,用决定式判断加倍。

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