“試探電荷”究竟應該具備怎樣的條件

為了研究電場，在實驗時我們引入了試探電荷，而作為試探電荷應該具備什么條件呢？

下面是新、舊教材中的兩種說法。

舊教材：研究電場，必須在電場中放入電荷。這個電荷的電荷量應當充分小，放入之后，不致影響原來要研究的電場。體積也要充分小，便于用來研究電場中各點的情況。這樣的電荷稱為試探電荷。——人民教育出版社物理室編著全日制普通高級中學教科書（必修加選修）物理第二冊2003年6月第1版第121面。

新教材：如圖1所示（教材圖1.2－1），試探電荷的電荷量和尺寸必須充分小，對金屬球O上的電荷分布不產生明顯的影響，從而原來的電場不因試探電荷的出現而有明顯的變化。——人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修31第一章第三節第12面。

兩種說法中都從兩個方面提出要求：一是試探電荷的電荷量；二是試探電荷的大小。舊教材的說法既考慮了試探電荷對場源電荷的影響，即電荷量大會影響場源電荷的電場分布，同時也考慮了場源電荷對試探電荷的影響，即試探電荷體積大，電荷重新分布，無法確定電場中各點的情況。而新教材的說法則只考慮了試探電荷對場源電荷的影響。那么，究竟哪種說法更加準確呢？現以新教材中所提供的實驗為例，分析如下，僅供參考。

一、 試探電荷的電荷量對實驗的影響

實驗中，在金屬球O的電場中放入試探電荷后，由于電荷間存在相互作用，金屬球O上的電荷將在表面上重新分布，從而使所研究的電場發生了變化。由于考慮的是試探電荷對場源電荷的影響，不妨假設試探電荷為一點電荷。如圖2中，圖a是未放入試探電荷時金屬球O表面的電荷分布情況，圖b是放入帶正電荷的試探電荷后金屬球O表面的電荷分布情況。因此，為了不對場源電荷的電場產生明顯的影響，試探電荷的電荷量必須充分小。

二、 試探電荷的大小對實驗的影響

實驗中，即使放入電場中的試探電荷的電荷量充分小，對金屬球O的電場不產生明顯的影響，但金屬球O的電場仍會影響試探電荷的電荷分布，這樣試探電荷無法確定電場中具體位置的場強情況。由于考慮的是場源電荷對試探電荷的影響，這里不妨假設場源電荷為一點電荷。如圖3中，圖a是試探電荷未放入場源電荷電場中時表面的電荷分布情況，圖b是試探電荷放入帶正電荷的場源電荷后試探電荷表面的電荷分布情況。因此，為了便于研究電場中各點的情況，試探電荷的尺寸必須充分小。

綜合以上分析，筆者認為新教材的說法過于籠統，不便于對試探電荷條件的理解，舊教材的說法更為確切些。以上分析，如有不當之處望同仁批評指正。

（責任編輯孫曉雯）