引力场和静电场
静电场与重力场的类比学习
静电场与重力场的类比学习作者：张吉乾来源：《课堂内外·教师版》2015年第08期【摘要】在研究电场时完美地将静电场与重力场进行类比，试想，在研究磁场的某些性质时将磁场和电场进行类比也未尝不可，因为自然界中的所有规律应该都是统一的、对称的、简单的、完美的。
但是在探索自然界规律的时候，也应该注意到自然规律的多样性。
【关键词】静电场；重力场；教学所谓类比法，是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的推理方法。
是人类在探索一个未知领域、解读一个新生事物时所用到的一种常用方法。
在物理教学过程中，恰当运用类比，往往能给人以启发，可以起到由此及彼、融会贯通、化难为易的作用。
静电场在高中物理教学中处于承上（力学）启下（电磁学）的重要位置，是重点也是难点。
这一章学习起来比较困难，主要是因为这一章较抽象，学生在生活实际中接触很少，且这一章概念、公式带正负号的标量太多。
为了帮助学生理解抽象的电场及其有关概念、性质，揭开电场神秘的面纱，可以运用类比法，将力学中的研究方法及已知概念类比应用于电场的研究，这可以降低学习难度，做到加深对电场的理解，提高对电场的应用能力。
一、点电荷和质点任何物体都具有一定的大小和形状，其质量也不会集中在某一个点上，在力学中研究某些问题时，可以忽略物体的大小和形状，只考虑它的质量，把物体简化为一个质点。
运用这种建立理想模型的研究方法，在研究两带电体之间的相互作用力时，当带电体的大小远小于它与另一带电体的距离时，忽略它们的形状和大小等次要因素，而只考虑它们所带的电荷量及它们之间的距离等主要因素，把带电体简化为点电荷。
质点主要突出其具有质量，而点电荷则是突出带电体所带的电荷量。
二、库仑力和万有引力万有引力公式F=G和库仑定律公式F=k·在形式上出现了惊人的相似，完全可以结合起来记忆。
它们都满足平方反比关系，但是需要注意的是万有引力和库仑力是性质不同的两种力，记忆时还应进行区别：万有引力存在于自然界的任何两个物体之间，库仑力则是电荷之间的相互作用力，带电性质若为异种电荷表现为引力，同种电荷则表现为斥力。
赵凯华所编《电磁学》第二版参考答案
精心整理第一章 静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、 给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，2、答：3、 §1.2思考题：1、 2、 荷量q0答：q03、 4、 答：由对称性可知，圆环中心处电场强度为零。
轴线上场强方向沿轴线。
当带电为正时，沿轴线向外；当带电为负时，沿轴线向内，-----------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.3高斯定理思考题：1、 一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。
因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。
仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。
若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。
2、 空间里的电力线为什么不相交？答：电力线上任一点的切线方向即为该点场强方向。
如果空间某点有几条电力线相交，过交点对每条电力线都可作一条切线，则交点处的场强方向不唯一，这与电场中任一点场强有确定方向相矛盾。
3、一个点电荷q放在球形高斯面的中心处，试问在下列情况下，穿过这高斯面的电通量是否改变？（1）如果第二个点电荷放在高斯球面外附近；（2）如果第二个点电荷放在高斯球面内；（3）如果将原来的点电荷移离了高斯球面的球心，但仍在高斯球面内。
引力场与静电场的广延性与超光速原理
引力场与静电场的广延性与超光速原理【摘要】引力场和静电场都是一种具有无限广延性的场，这两种场的分布都不局限在某处空间，而是以一个质点为中心，向宇宙空间中无限延伸，每一个场都只有一个与之对应的质点，场是质点的延伸，质点和它的场构成了一个独立于其它质点和场的物质系统。
本文不但阐明了质点与场的关系，还阐明了引力和电场力的产生机理和传递方式，并解释了引力波和电磁波在真空中传播的速度恒定不变的原因，进而推导出了超光速原理。
【关键词】广延性;平衡状态;应子1.引言很多物理学家在研究物理时都习惯于用分割法。
例如：把物体分割成分子;把分子分割成原子;把原子分割成电子和原子核;把原子核分割成质子和中子…… 最后，甚至把空间、时间也“分割”了。
这种传统的方法用来研究实物很管用，但若用来研究场则会得出错误的结论。
2.引力的产生与传递一个质点的引力场是由无数互相联系、互相影响的引力子在宇宙空间中按一定的规律分布形成的。
引力场具有叠加性，一个引力场占据的空间可以同时被其它引力场占据，且彼此仍保持各自的独立性，互不影响。
一个质点只与它的引力场的引力子有关联，不与其它引力场的引力子有关联;一个引力场的引力子只与该引力场的引力子有关联。
我们移动一个质点时，这个质点会带动其周围空间中与它有关联的引力子一起移动，这些引力子又会带动更远处与它们有关联的引力子一起移动，最后，整个引力场都会跟着质点一起移动。
当质点相对于观察者匀速运动时，质点的引力场也会以同样的速度相对于观察者匀速运动。
质点和它的引力场构成了一个独立于其它质点和引力场的具有无限延伸性的物质系统。
引力是如何产生的呢？为了便于说明，下面我们来做一个简单的实验。
实验器材主要有一张直径为2米的圆形的橡皮薄膜，A、B两个直径为2厘米的小铅球。
把橡皮膜平铺在平静的水面上，让橡皮膜充分展开来。
用强力胶水把A球固定在橡皮膜的圆心上，让A球与橡皮膜连结成一个整体。
在A球重力的作用下，橡皮膜的中心区域弯曲成凹坑，最后，A球与橡皮膜达到一个平衡状态。
深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段
深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段上海市大同中学 宋淑光静电场涉及的基本概念比较多，而且又抽象，应加强对它们的理解和应用．（一）明确静电场的物质特性。
静电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，是物质的一种形态，只要有电荷就有电场这种物质，它的存在是通过对放入电场中的电荷受电场力的作用表现出来的。
不管电场中是否放入电荷，但电场这种物质都是客观存在的。
（二）明确静电场的力特性。
电场的基本特性是对放入电场的电荷有电场力的作用。
电场具有力的性质。
为了描述这种特性引入电场强度这一概念。
关于电场强度的常用公式有三个：qF E =、2r Q k E =和d U E =．可从物理意义、引入过程及适用范围三个方面进行比较． qF E =是电场强度的定义式．引入检验电荷q 是为了研究电场的力的性质．实际上场强的大小跟检验电荷的电量q 的大小无关，场强大小反映了电场的强弱，由电场本身的性质决定．这个公式适用于一切电场，包括变化磁场所产生的感应电场．2r Q k E =是真空中的点电荷Q 产生的场强的决定式，即场强大小跟场源电荷的电量Q 成正比，跟离场源电荷的距离r 的平方成反比．它是根据定义式qF E =和库仑定律公式推出的．它只适用于点电荷在真空中所产生的电场． dU E AB =，其中d 是A 、B 两点沿场强方向的距离．公式反映了匀强电场中场强跟电势差的关系．它是在匀强电场中根据求功公式和AB qU W =电导出的．所以这个公式只适用于匀强电场．【例1】：如图所示的是在一个电场中的a 、b 、c 、d 四个点分别引入检验电荷时，电荷所受的电场力F 跟引入的电荷电量之间的函数关系。
下列是说法正确的是A 、 该电场是匀强电场B 、 a 、b 、c 、d 四点的电场强度大小关系是E d >E b >E a >E cC 、 这四点的场强大小关系是E b >E a >E c >E dD 、 无法比较E 值大小解答：对于电扬中给定的位置，放入的检验电荷的电量不同，它受到的电场力不同，但是电场力F 与检验电荷的电量q 的比值F/q 即场强E 是不变的量，因为F=Eq ，所以F 跟q 的关系的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率的大小即表示场强的大小，由此可得出E d >E b >E a >E c 。
高考物理静电场：静电场性质与电场线应用
高考物理静电场：静电场性质与电场线应用在高考物理中，静电场是一个重要的知识点，其中静电场的性质和电场线的应用更是理解和解决相关问题的关键。
首先，我们来了解一下静电场的性质。
静电场是由静止电荷产生的电场。
它具有两个重要的性质：一是对放入其中的电荷有力的作用，二是电场力做功与路径无关。
对于第一个性质，电荷在静电场中会受到电场力的作用，其大小与电荷量和电场强度有关。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，用 E 表示。
电场强度的定义式为 E ＝ F ／ q ，其中 F 是电荷所受的电场力，q 是电荷量。
电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
第二个性质，电场力做功与路径无关，只与电荷的初末位置有关。
这一性质类似于重力场中重力做功的特点。
根据这一性质，可以引入电势能的概念。
电荷在电场中具有的势能叫做电势能，电势能的变化量等于电场力所做的功。
接下来，我们重点探讨一下电场线。
电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线上每一点的切线方向都与该点的电场强度方向一致。
电场线具有以下几个重要特点：第一，电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远处；第二，电场线在空间不相交；第三，电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密，电场强度越大。
那么，电场线在解决静电场问题中有哪些应用呢？通过电场线的方向，可以判断电荷在电场中的受力方向。
正电荷所受电场力的方向与电场线方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场线方向相反。
例如，在一个电场中，如果电场线是水平向右的，那么正电荷在该电场中受到的电场力方向也是水平向右的，而负电荷受到的电场力方向则是水平向左的。
电场线的疏密可以帮助我们判断电场强度的大小。
比如，在两个区域中，一个区域的电场线比较密集，另一个区域的电场线比较稀疏，那么电场线密集的区域电场强度较大，电场线稀疏的区域电场强度较小。
利用电场线还可以判断电势的高低。
沿着电场线的方向，电势逐渐降低。
这就意味着，如果我们知道电场线的方向，就可以确定不同位置的电势相对高低。
论引力场与静电场的异同及其原因
论引力场与静电场的异同及其原因引力场与静电场有相似之处，表现在万有引力定律与库仑定律，但它们的性质却大不相同：他们的场线指向有很大的区别，电场可屏蔽而引力场不行；库仑定律与万有弓l 力定律相似却有不同之处：电场与磁场有转化关系而引力场却没有与其他场有转化关系；电磁辐射与引力辐射的产生如此相似但它们的性质却又不太一致等等。
论引力场与静电场的异同及其原因：1.重力场和静电场的对比类比推理是由两件事物的相似性类推出相似的性质。
重力场和静电场有很多相似的性质。
1.1定义对比从表达式上看，二者具有类似的描述，但我们在使用重力加速度时，往往忽略物体距离地面的高度，其值近似为常数，而且其方向垂直向下指向地心；静电场则复杂得多，不仅受制于激发电场的静电荷，还会因为同种电荷和不同种电荷作用力截然相反。
初学者很容易产生困惑，重力场从计算形式上类似于点电荷产生的电场，从感觉上更接近于匀强电场。
1.2功和能的性质重力场中的物体具有重力势能，物体在重力场中某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功，称为绝对重力势能，一般情况下，我们把物体从一个位置移动到另外一个位置，需要做正功或者负功，其差值满足能量守恒定律。
重力做功的特点是：做功只与运动物体的始末位置有关，与运动物体所经过的路径无关。
这个特点可表述如下：当物体从某点沿任一闭合路径绕行一周回到该点时，重力所做的功为零。
具有这种特点的力称为保守力，那么引力场可称为保守场。
在同样的高度移动物体，重力场不做功。
静电场中的带电物体同样具有电势能，电荷和静电场共同组成系统。
任何静电场都可看做是静电场中各点电荷的分电场的叠加，带电物体在静电场中移动时，电场力对带电物体所做的功也就等于各个点电荷的电场力所做功的和。
类似于重力场，因为每个点电荷的电场力所做的功都与路径无关，所以相应的代数和也与路径无关。
因此，静电场力是保守力，静电场也是保守场。
在静电场的等势面间移动带电物体，电场力不做功。
引力场和静电场
引力场和静电场
引力场和静电场是物理学中两个重要的概念，它们描述了物体之间的物理作用。
尽管它们看起来很不同，但它们有着共同的特性。
引力场是引力力学中定义的一种物理量。
它描述了两个物体之间的物理互作用。
根据牛顿定律，物体之间的引力取决于它们之间的距离和它们的质量，也就是质量之间的吸引力。
该力的作用范围决定了它的影响力，特别是对那些离它们较近的物体，例如天体间的引力作用。
另一方面，静电场是由某种静电能量组成的物理场，它描述了一个物体中存在的静电力。
由于物质都是有电荷的，因此物体之间总是存在电力，而这种电力就是静电力。
静电场的强弱取决于物体的电荷量和它们的距离，如果电荷量很大，就会产生相当大的电力，甚至可以在空气中形成电火花。
从实践角度来看，引力场和静电场似乎是完全不同的两个概念。
但是，如果从理论层面来看，它们有一个重要的共性，那就是都是由一种特殊的能量场组成的。
当一个物体中的能量场改变时，其他物体就会受到影响，从而导致物理作用，这正是引力场和静电场的原理。
然而，理解这两个重要概念的最重要的区别在于它们受到的影响的方式，尽管它们的物理原理是相同的，但最终形成的物理作用有很大的不同。
例如，引力是吸引力，而静电力则是斥力。
最后，需要重申的是，引力场和静电场是两个重要的物理概念，它们描述了物体之间的物理互作用。
它们虽然相似，但也有重要的区
别，特别是影响物体的方式。
引力场以吸引力为主，而静电场则以斥力为主，这使它们在自然界中发挥着不同的作用。
再论万有引力场与静电场
丁斌峰 : 再论万有引力场与静电场
2010 年 4 月
电场强度 E0 =
- q
π ε 8 0 r
2
作用下产生一个沿半径向外
=
π ε 8 0
M
2
1
R1
-
1
R2
的膨胀力作用 ,当整个球壳半径由 R1 膨胀到 R2 ( R2
> R1 ) ,可以计算出电场力作功为 :
q
2
万有引力场强 g = 场 能量密度 ωm =
M
2
1
R1
-
1
R2
ΔWe = -
ω4 πr dr = π ε 16 ∫
2
e R
q
2
1
R1
-
1
R2
显然这不满足能量守恒定律 , 而迄今为止观测
= ΔA e ( 3)
到的所有自然现象都是遵守能量守恒定律的。 能量 守恒定律要求场力作正功后 , 相应的场能应当减少 同样的数值 ,而不是增加同样的数值 。 可引人虚引力质量来解决矛盾 , 将 ( 2) 式改写 为:
R
2
负实数 : ωm =
2 2 ε 0 2 M m g =2 4 = - G 4 2 πε π ε 32 8 0 r 0 r
ΔA m = -
2 π 32 2ε 0 r R
1
M
2
π
∫ ∫ ∫
0 0
1
π 2
θ d φ dr sinθ d
半径由 R2 收缩到 R1 < R2 , 场能的区域增加 , 相应的场能增加值为 : ・5 9 ・
Apr. 2010 Vol. 10 No. 2
再论万有引力场与静电场
丁斌峰
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引力场和静电场
引力场和静电场是两个相似，又有明显差别的物理场，都有着各自的特性，可以用来描述各种现象。
本文将首先介绍这两个物理场的基本概念，接着将重点放在它们之间的区别上，最后再谈谈它们在现实中的应用。
引力场是一种力，也叫作万有引力，它可以描述物体之间的相互作用。
它是由天体间的引力而产生的，比如太阳系各行星间的引力，但是界定在地球上，也就是说，我们实际上是受到地球上其他物质所产生的引力而影响的。
另外，引力强度受到物体间的距离影响，随着距离的增加，引力的强度也会逐渐减弱。
静电场或者叫作电场是一种能量，它可以描述物体上的电荷之间的相互作用。
静电场由电荷施与而产生，而一个物体的电荷受到它周围物体的影响，因而在空间上可以延伸出电场来。
这种电力受到电荷量的大小和距离影响，距离较远时，力场会变得很弱。
引力场和静电场彼此存在着明显的差别，主要来源于它们的本质。
从本质上说，引力是一种力，而电场是一种能量。
此外，引力是由物体间的引力所产生的，而静电场是由电荷施与而产生的，受到的影响也有所不同。
此外，作用范围也有不同，引力场更容易跨越距离，而静电场则更容易影响距离较近的物体。
引力场和静电场均在现实生活中有着广泛的应用。
引力场可以用来研究天体间的作用，并且可以用来描述地心引力，用于描述宇宙间物体间的引力。
另一方面，静电场可以用来描述电荷间的作用，比如
静电冲击和电磁力，也可以用来解释物理现象。
此外，它还可以用来研究物体的电荷变化对其物理性质的影响，以及电磁辐射等问题。
综上所述，引力场和静电场是两个不同的物理场，它们描述了不同的物理现象，有各自不同的特性。
通过本文的介绍，可以更加深入地了解它们之间的差异以及在现实生活中的应用。