问一个物理问题:“带电荷量Q的正点电荷距离很大的接地金属板a,求金属板对点电荷的作用力。”为什么要等效为距离2a的-Q电荷对其作用力?我不理解为什么它说此二者产生的电场完全相同?为什么不干脆直接把金属板的感应电荷直接集中在金属板上算了?金属板的感应电荷对点电荷作用力和那个2a的-Q电荷对点电荷作用力有什么联系嘛想不到啊!
啊呀呀就卡在这里了!金属板和点电荷的电场线明明就是等效电荷电场线分布的一半嘛,干嘛说它们相同呢?
追答那把另一半补起来(相同于镜像),不就相同了?既然电场线分布相同,Q受得电场力就相同啊!
追问等等,我明白我要问什么了:你给我解释一下,电场线分布相同为什么作用力就相同呢?
追答电场线分布相同,就可以看做Q放在同样的电场中,作用力当然就相同。
追问为什么我越来越晕……那个金属板不是接地了吗,正电荷不都没有了吗,放个等效电荷所以呢?
追答不明白你“放个等效电荷所以呢?”这句话的意思。
金属板接地是使金属板的电势为0,而两个等量异种点电荷之间连线中垂线上得电势也是0,这就更说明这两个电场(金属板有感应电荷的一侧和两个等量异种点电荷之间电场的正点电荷的一侧)是可以看做相同的。
……为什么我说不清楚了?总感觉你解释的对我来说太模糊了,可能我卡在什么小的点上了你没和我说清楚吧。电场分布相同,也只是左边和右边相同,我觉得是好不想干啊。
追答我是不明白你说的“放个等效电荷所以呢?”这句话的意思。
我说的理由,你有模糊的地方,可以再问。
我开始就说了,这是一种“等效替代”的思维方法。由于我们在高中阶段无法直接计算点电荷和金属板之间的电场力(理由:1、金属板的感应电荷不是点电荷;2、+Q和金属板之间的电场不是匀强电场),所以,就用““等效替代”的方法。
具体的逻辑推理过程是这样的(我们不妨把上面的右边电场称为电场1,把下面金属板右边电场称为电场2):
1、同一点电荷+Q,在同一电场中的同一点,受到的电场力相等;
2、本例中,电场1和电场2相同;
3、所以,+Q在电场1中受到的电场力F1和在电场2中受到的电场力F2相等,即 F1=F2.
由于 F1=kQ平方/r平方
所以 F2=F1=kQ平方/r平方
式中r是上面两个等量异种电荷间距。如果下面+Q到金属板的距离为d,则r=2d。
好吧我承认你说的或许正确,但是为什么我老就卡在这一点:你说金属板的感应电荷和那个等效电荷有什么关系?就算我想通了电场线分布相同但我也想不到这一层啊。何况从你的图可见金属板和点电荷的电场分布,是那个等效电荷和点电荷的电场分布的一半,既然这样,作用力也应该是一半啊。拜托别嫌我烦,我考虑这个又一天了头都快炸了,你一定要帮我!我总是无法理解把它想成等量异电荷来解决此题的合理性。
追答你不妨认真的、逐字逐句看一下我的回复。
下面再对你上面的疑问不厌其烦地进行解答:
1、“你说金属板的感应电荷和那个等效电荷有什么关系?”
是等效替代的关系。金属板的感应电荷和+Q一起出生的电场,和上面用于等效的两个等量异种点电荷之间的电场的右边 相同
2、“何况从你的图可见金属板和点电荷的电场分布,是那个等效电荷和点电荷的电场分布的一半,既然这样,作用力也应该是一半啊”
理由还是上面逻辑推理的三条,你逐条考虑,有哪一条错了?
+Q在电场1中受到的电场力F1和在电场2中受到的电场力F2相等,即 F1=F2.
由于 F1=kQ平方/r平方
所以 F2=F1=kQ平方/r平方
注意,强调一下,由于电场1和电场2相同,
所以,+Q在电场1中受到的电场力F1和在电场2中受到的电场力F2相等,即 F1=F2.
这里不存在“一半”的说法。
请采纳,谢谢!
追问你别急,容我好好想想……对了你有qq么加个朋友吧,像我这种物理有时候范二的人,呵呵……
追答我看你在其他方面很好啊!
追问不是,这道题,我必须要连着问一篮子问题才可以弄懂,百度太慢了
不相同啊,前者是后者的一半嘛为什么所有人都说相同?况且接地了,感应正电荷都没有了,哪里来的右边的等效电场?