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张前军物理教学随笔

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日志

 
 

电场线与带电粒子运动轨迹的关系  

2011-04-21 21:06:46|  分类: 选修3-1 |  标签: |举报 |字号 订阅

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      写在前面:初学电场线时常有电场线是否是带电粒子运动的轨迹问题,初学者常出错。

一、电场线与轨迹混为一谈原因

1、一般电场线和一般运动的轨迹都为曲线,两极外形上极为相似。

2、带电粒子在电场中只受电场力作用下运动,电场力是改变使轨迹发生的弯曲,而电场力与电场方向密切相关,产生了电场与轨迹相同的错误关联。

3、电场线是人为画出表示电场强弱和方向的曲线,实际上并不存在,因此我们潜意识地就产生了这并不存在的线条是怎么画出来的疑问,我们也就相当然把只受电场力作用下粒子运动轨迹当作显示电场线的踪迹。

二、电场线与轨迹区别

1、从含义上区别

电场线是用来显示电场强弱与方向的曲线;而轨迹是用来显示物体运动过程的曲线。两者是风马牛不相及的问题,就是存在一定的重合,那只是巧合而已,而不是必然,从思维逻辑上区别它们。

2011年04月21日 - 张前军 - 张前军物理教学随笔

2、从受力特点上区别

       反证法:如图所示,假设图中曲线既是电场线又是轨迹线。以带电粒子在A点受力分析为例,电场力F电方向在电场线的切线(图中虚直线)方向上,而切线是在曲线弯曲人外侧,曲线运动的物体受到的合力F曲方向指向轨迹弯曲的内侧方向,显然F电与F曲方向分布在曲线的两侧,而带电粒子只受电场力作用,这种情况是存在的,即前面的假设是错误的。

3、电场线与轨迹线重合的一个特例

若电场线为直线,且带电粒子只受电场力初速度方向在电场线上,即F电方向与初速度方向相同保持在电场线上直线运动。但我们不以这样一个特例来以偏概全。

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