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电场线模型在静电场理论教学中的研究

2021-02-28空军航空维修技术学院谷绍湖王志敏李广兵

电子世界 2021年21期
关键词:分析

空军航空维修技术学院 谷绍湖 王志敏 李广兵

电场线是定性分析和理解静电场基本规律的重要工具,本文充分利用电场线、电通量等概念,对高斯定理的证明、静电平衡状态和静电屏蔽原理理解给出了一种形象直观的思路,避免了复杂的数学推导,对深入理解静电场规律和课堂教学具有重要意义。

静电场指的是对于观察者而言,静止的电荷在周围空间中激发的场。在电磁学发展历史上,对电场的科学认识有着非常漫长的过程,从1785年库仑在《电力定律》中提出库仑定律以来,“超距作用”一直长期被认为是用来解释电荷间作用力的正确理论,直到1837年法拉第提出了电场和磁场的概念,明确描述在电与磁的周围应该有一种特殊的场存在,这使人们对电场逐步有了科学的认识。

为更加形象和直观地描述电场,法拉第最早提出了电场线(或电力线)的概念。这是沿用至今描绘电场的重要工具,若学习者能够合理用好电场线的性质,对定性学习和理解分析静电场能起到事半功倍的效果。下面介绍电场线的主要性质及其在静电场分析中的具体应用。

1 静电场中电场线的基本性质

1.1 “三不”性质与起始位置(方向)

(1)“三不”性质:不存在、不相交、不闭合。

电场线并不是真正存在,而是为了直观描述而人为假想的一簇曲线。它有明确的起点(或终点)且不闭合,相互之间也不相交。

(2)起止位置(方向)的确定:电场线始终都是以正电荷为起点,到负电荷结束。……

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