抓住電場線化無形于有形

喬文輝

摘 要：如何將抽象的電場形象化，是擺在我們面前的一個亟待解決的問題。而電場線就是將抽象的電場形象化的工具之一，所以，讓學生掌握好電場線的特性，從而將無形的電場化于有形是掌握靜電場特性的最有效途徑。

關鍵詞：化無形于有形 形象 直觀

中圖分類號：O441.1文獻標識碼：A文章號：1003-9082（2019）10-0113-01

在學習靜電場之前，學生接觸的都是質點系的問題或以實物粒子形式存在的物質，而“場”是物質存在的一種全新形式，無法被我們的感覺器官所直接感知，比以往的知識更加抽象，所以學生對電場的認識會存在一定的思維上的障礙。那么，如何將抽象的電場形象化，是擺在我們目前的一個亟待解決的問題。而電場線就是將抽象的電場形象化的工具之一，所以，讓學生掌握好電場線的特性，從而將無形的電場化于有形是掌握靜電場特性的最有效途徑。

實際上，法拉第不僅提出了“場”的概念，而且用電場線直觀地描繪了“場”的清晰圖景。通過電場線的學習，應使學生感悟到科學家是如何用虛擬的圖線來描述抽象的物理概念的。它能使物理概念具體化、形象化，這充分體現了科學研究中一種十分重要的思想方法。

一、學習電場線需要明確一下幾個問題（即電場線的特性）

1.電場線是假想的：電場線是人們為了形象、直觀地描述電場的分布而畫出的一簇曲線，雖然實驗模擬了這簇曲線的形狀，但是實驗沒有證實電場線的真是存在性，電場線是假想的。電場中實際上并不存在電場線，但電場線是形象、直觀地描述電場的有效工具;

2.用電場線可以表示電場的方向與強弱（強調：電場線上每一點的切線方向表示該點的電場強度方向，電場線的疏密表示電場的強弱，并且這些電場線都是在空間分布的）;

3.電場線是從正電荷或無限遠出發，終止于無限遠或負電荷;

4.電場線在空間不相交、不相切、不閉合.電場線在電場中不相交，這是因為在電場中任意一點的電場強度不可能有兩個方向;

5.靜電場的電場線還具有下列特性：

（1）電場線不閉合，始于正電荷終止于負電荷;

（2）電場線垂直于導體表面;

（3）電場線與等勢面垂直.

6.感應電場的電場線具有下述特性：

（1）電場線不是閉合的;

（2）閉合的電場線包圍磁感線.

二、通過電場線的學習，使學生能夠讀懂一些典型電場的電場線分布圖

會用電場線來描述有關的電場，即會用電場線描述電場強度的大小和方向;知道一個電場的電場線，就可畫出等勢面（反之亦然），能判定電勢高低（沿電場線方向電勢逐漸降低）。例如：某導體置于電場后周圍的電場分布情況如圖所示，圖中虛線表示電場線，實線表示等勢面，A、B、C為電場中的三個點。下列說法錯誤的是（）

A.A點的電場強度小于B點的電場強度

B.A點的電勢高于B點的電勢

C.將負電荷從A點移到B點，電場力做正功

D.將正電荷從A點移到C點，電場力做功為零

解析：電場線的疏密表示電場強度的大小，A處電場線比B處稀疏，A正確;在同一等勢面上電勢相等且沿著電場線的方向電勢逐漸降低，所以A點的電勢高于B點的電勢，B正確;將負電荷從A點移到B點，電場力做負功，C錯誤;A點、C點在同一個等勢面上，將正電荷從A點移到C點，電場力做功為零，D正確，故選C。

再如：如圖所示，實線表示一簇關于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點，則 （）

A.A點場強方向指向x軸負方向

B.A點場強小于B點場強

C.A點場強大于B點場強

D.A點電勢高于B點電勢

解析：電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故A點場強方向指向x軸正方向，故A錯誤;等差等勢面的疏密程度表示電場強度的大小，由于0.4 V與0.2 V兩個等勢面間電勢差等于0.6 V與0.4 V兩個等勢面間電勢差，B處的等勢面密，所以B點電場強度較大，故B正確，C錯誤;電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故電場線沿著x軸正方向，沿著電場線電勢逐漸降低，故A點電勢高于B點電勢， D正確，故選B、D。

同時通過電場線的學習，使學生感悟到用虛擬的圖線描述抽象的物理概念的做法是科學研究中一種重要的思想方法。用“線”描述“場”是法拉第為物理學作出的重要貢獻之一。

應當注意的是，電場線不是電荷的運動軌跡。根據電場線的方向能確定電荷的受力方向和加速度方向，但不能確定電荷的速度方向、運動的軌跡。當電場線是直線時，若電荷運動的速度方向與電場線平行，則電荷運動軌跡與電場線重合。

參考文獻

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