㉕ 电场分布(6 场景合集)
教材核心 6 类电场模型:单正/单负点电荷、等量异种/同种、匀强、蹄形。滑块调 Q 或 U,场线宽度随电量变化;点电荷可拖动改位置。
场景切换
电荷量
Q 越大,场线宽度越粗(∝ √Q);可拖动电荷球改位置
左右电荷独立控制
Q₁≠Q₂ 时场线数量 ∝ √|Q|、粗细独立;同种电荷中性点按 √Q 比例偏移
同种电荷正负
平行板参数
板长(有限板)
板越短,边缘弯曲越明显;板越长,中间越接近理想匀强
等势面
单点:同心圆;双点:等势线(marching squares);匀强:水平等距线;蹄形:板内水平+两端弧形。
等势面永远 ⊥ 电场线;相邻等势面 ΔU 相等。
等势面永远 ⊥ 电场线;相邻等势面 ΔU 相等。
6 场景清单:
① 单正电荷:|E| = kQ/r²,场线由电荷向外径向辐射(红色)
② 单负电荷:场线由四周向电荷会聚(蓝色)
③ 等量异种:叠加 E=E₊+E₋,场线从 +Q 弯到 −Q,RK4 追踪
④ 等量同种:中间必有一个 E=0 的中性点(紫色虚圆标注),场线互相排斥不跨越
⑤ 匀强电场:理想无限大平行板内部,E = U/d,场线等间距平行、方向由 + 指向 −
⑥ 蹄形电场:有限长平行板(真实电容器),中间近似匀强、两端弧形发散——即"边缘效应",把板离散化为 10 个电荷单元用 RK4 追踪场线
教学要点:场线不相交(唯一性)、密处 E 强、从正到负、闭合曲线为 0(无源);场线宽度随 √Q 变化直观反映场强。