用几何画板演示电场线与等势面关系

几何画板是一款优秀的物理教学绘图软件,它具有丰富的图形绘制、强大的度量功能。它可以完成实验演示但无法揭示其本质规律的物理过程的计算功能,能定量地研究物理问题,展示物理实验所无法演示的物理过程剖析。下面介绍利用几何画板演示电场线与等势面关系的课件。

  利用几何画板演示电场线与等势面关系的课件模板样图:

  

  几何画板课件模板——演示电场线与等势面的关系

  通过该课件的演示,我们可以得到以下结论:

  等势面的特点:

  (1)等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直。假若电场线与等势面不垂直,则场强在等势面上就会产生一个分量,在同一等势面上的两点就会产生电势差,出现了一个矛盾的结论,故等势面一定与电场线垂直。

  (2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个不同的等势面永远不会相交。

  (3)两个等势面间的电势差是相等的,但在非匀强电场中,两个等势面间的距离并不恒定,场强大的地方,两个等势面间的距离小,场强小的地方,两个等势面间的距离大。

  (4)在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功。说明:因为电场强度与等势面垂直,则电荷在同一等势面上移动时,电场力总与运动方向垂直,故在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功。

  注意:若一电荷由等势面A先移到等势面B,再由等势面B移回等势面A,整个过程电场力做功为零,但分段来看,电场力可能先做正功,后做负功,也可能先做负功,后做正功,例如,在如图所示中带正电的物体由A点运动到B点的过程中,电场力先做负功,后做正功,但总功为零。

  (5)处于静电平衡状态的导体是一个等势体,表面是一个等势面。

  等势面与电场线的关系:

  电场中电势相等的点构成的面是等势面。在同一等势面上任意两点间移动电荷时,电场力不做功。电场线总是与等势面垂直(如果电场线与等势面不垂直,电场在等势面上就有分量,在等势面上移动电荷,电场力就会做功)。

  在同一电场中,等势面的疏密也反映了电场的强弱,等势面密处,电场线也密,电场也强,反之则弱。知道等势面,可以画出电场线。但等势面与电场线的区别是很明显的,电场线反映了电场的分布情况,是一簇带箭头的不闭合的有向曲线,而等势面是一系列的电势相等的点构成的面,可以是封闭的,也可以是不封闭的。电荷沿电场线移动,电场力必定做功,而电荷沿等势面移动,电场力必定不做功。

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时间: 11-25

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