一道均匀导体棒电场所蕴含的多种思维方法
2012-08-16熊亚莉陈克超
物理通报 2012年7期
关键词:思维
熊亚莉 陈克超
(重庆市长寿区长寿中学 重庆 401220)
题目:如图1所示,O点为均匀带正电的导体棒AB的中点,P点为AO的中点,a,b两点分别处在P,O两点的正上方.若将带正电的试探电荷分别放在a,b两点,则
A.试探电荷在a点的电势高于在b点的电势
B.试探电荷在a点的电势低于在b点的电势
C.试探电荷在a点受到的电场力大于在b点受到的电场力
D.试探电荷在a点受到的电场力小于在b点受到的电场力

图1
此题是讨论均匀带电导体棒所产生电场力与能量的问题,其求解与分析方法可分为如下几类.
1 模型法
均匀导体棒产生的电场在平面内和平板产生的电场线类似,如图2所示,由图中电场线的疏密程度可判断出a点场强小于b点场强,利用电场线和等势线相互垂直,画出等势线就可以判断出a点的电势低于在b点的电势,即选项B,D正确.在此处分析中还运用了形象思维法.

图2
2 极端思维法
极端思维法可以快速定性分析出结论,若把a和b两点离导体棒的距离看作很远,此时导体棒的长度相对于此距离很小,导体棒可以等效为正点电荷,由图3(a)的正点电荷电场线和等势线分布图,可得到正确判断.实际上均匀导体棒的电场类比静电平衡的导体,如图3(b)所示,从静电平衡导体的等势线分布图可以发现离导体越远,其等势线越趋近于圆.这样的极端思考符合其本质特征.在此处分析中还运用了等效思维法.

图3
3 类比法


图3
4 微元法与对称法
同样取OB的中点为Q,将导体棒分成4等分……
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