Electric field strength Lesson on Edexcel IAL Unit 4 WPH14/01 A Level Physics Coulomb's law IB

Summary

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Takeaways

• 😀 电子场强与距离的关系由公式E = kQ / r²表示，其中E为电场强度，k为库仑常数，Q为点电荷，r为与电荷的距离。
• 😀 电场强度与距离的关系是反比平方关系，即电场强度与距离的平方成反比，称为反平方定律。
• 😀 电场强度公式E = kQ / r²适用于描述点电荷对周围空间的电场影响。
• 😀 在图表中，如果将电场强度E与1 / r²绘制在坐标系上，应该得到一条穿过原点的直线。
• 😀 电场强度E与1 / r²之间的直线关系，其斜率代表了常数kQ。
• 😀 另一种图表可以将电场强度E与r绘制，这将形成一条渐近线。
• 😀 如果给定图表，考生需要通过检查不同点的电场强度E和r²来判断数据是否符合反平方定律。
• 😀 通过选择图表上的不同点，计算它们的E与r²，若结果接近相同，则可判断该数据遵循反平方定律。
• 😀 在实际考试中，考生可能会被要求通过分析图表，确认该关系是否为反平方定律。
• 😀 本视频中还提到，下一期将讲解与这些公式相关的实际数值问题，并提供练习题帮助巩固理解。

Q & A

什么是库伦定律？

库伦定律描述了两个点电荷之间的相互作用力。公式为 F = k * (q1 * q2) / r^2，其中 F 是电力，k 是库伦常数，q1 和 q2 是两个点电荷的电量，r 是它们之间的距离。该力随着电荷量增大而增大，随着距离增大而减小。

电场强度如何与距离关系？

电场强度 E 由公式 E = kQ / r^2 给出，其中 k 是库伦常数，Q 是点电荷的电量，r 是从电荷到测量点的距离。电场强度与距离的平方成反比，这说明电场强度随着距离的增加而迅速减小。

如何证明电场强度与距离的关系遵循反比平方定律？

可以通过绘制电场强度与 1/r^2 的关系图来证明。若图形为直线，且通过原点，则说明电场强度遵循反比平方定律。通过计算不同点的 E 与 r^2 值，若这些值接近一致，则可以得出该关系遵循反比平方定律。

电场强度与距离的关系图形是什么样的？

电场强度 E 与距离 r 的关系图形是一个曲线图，呈现出渐近线特征。随着 r 增大，电场强度逐渐减小，图形接近 x 轴，但永远不会与 x 轴相交。这说明电场强度随着距离的增加而减小。

为什么在绘制电场强度对 1/r^2 的图时会得到直线？

因为电场强度 E 与距离 r 的平方成反比（E = kQ / r^2），所以如果将电场强度 E 与 1/r^2 作为横坐标，图形将呈现出直线，且这条直线的斜率为 kQ。

如何通过图表判断数据是否遵循反比平方定律？

通过图表中不同点的 E 和 r^2 值，如果这些值之间的比例接近一致，则可以得出该数据遵循反比平方定律。如果点分布在直线附近并且图形接近原点，则可以确认数据符合反比平方定律。

电场强度的单位是什么？

电场强度的单位是牛顿每库伦 (N/C)，表示每单位电荷所受的力。

如何理解电场强度公式中的 k 和 Q？

在电场强度公式中，k 是库伦常数，其数值为约 8.99 × 10^9 N·m²/C²。Q 是点电荷的电量，单位为库伦 (C)，它决定了产生的电场的强度。

如果图表显示电场强度对 r 的关系，为什么会看到一个曲线而非直线？

因为电场强度与 r 的平方成反比（E = kQ / r^2），因此如果将电场强度 E 与距离 r 直接对比，会得到一个非线性曲线。随着 r 增大，电场强度急剧减小，形成逐渐接近 x 轴的曲线。

电场强度与点电荷的大小有关系吗？

是的，电场强度与点电荷的大小成正比。电荷越大，产生的电场强度也越大。根据公式 E = kQ / r^2，Q 越大，E 也越强。