高考物理之转换研究对象(用“补偿法”求解电场强度) 转换对象
[典例] 在某平面上有一个半径为r的绝缘带电圆环:
(1)若在圆周上等间距地分布 n(n≥2)个相同的点电荷,则圆心处的合场强为多少? (2)若有一半径同样为r,单位长度带电量为q(q>0)的均匀带电圆环上有一个很小的缺口Δl(且Δl?r),如图所示,则圆心处的场强又为多少?
[解析] (1)当n分别取2、3、4时圆心处的场强均为零,结合点电荷电场的对称性可知,
n个相同的点电荷在圆心处的合场强为零。
(2)可以把均匀带电圆环视为由很多点电荷组成,若将缺口补上,再根据电荷分布的对称性可得,圆心O处的合场强为零,由于有缺口的存在,圆心O处的电场即为缺口相对圆心
O的对称点产生的电场,其电场强度为该处电荷(可视为点电荷)在O点的电场强度(包括大
小和方向)。其电场强度的大小为,方向由圆心O指向缺口。
[答案] (1)合场强为零 (2),方向由圆心O指向缺口
【名师点拨】求合场强的两种常用方法 1、对称法
利用带电体电荷分布具有对称性,或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法。
2、补偿法
题给条件建立的模型A不是一个完整的标准模型,这时需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B,并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型,这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题。