1、班级： 物理08-2B,姓名： 杨瑞,学号： 08070201039,用fortran语言解决物理中 电场叠加问题,一、选题依据,这一选题考点为高中物理的电场部分，其实质是解决电场的叠加问题。,（一）、电荷及电荷守恒定律（二）、库仑定律（三）、电场强度,法国物理学家，1785年通过扭秤实验创立库仑定律, 使电磁学的研究从定性进入定量阶段. 电荷的单位库仑以他的姓氏命名.,（一）、电荷及电荷守恒定律,1.自然界只存在正、负两种电荷，电荷的多少叫电荷量.元电荷e=1.610-19 C.所有带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.2.电荷守恒定律：电荷即不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个
2、物体，或者从物体的一部分到另一部分.,在真空中,两个相对于观察者静止的点电荷之间的相互作用力,其大小与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比 ,方向沿两电荷的连线,同号相斥,异号相吸。,二 库仑定律,F=,（三）、电场强度,1.电场强度E是描述电场的力的性质的物理量.（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强.E=F/q 其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）. 电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同.（2）点电荷周围的场强公式是：E=kQ/r2，其中Q是产生该电场的电荷，
3、叫场电荷.（3）匀强电场的场强公式是： E=U/d，其中d是沿电场线方向上的距离.,说明和提示：1、 场强是描述电场性质的物质的物理量,只由电场决定,与检验电荷无关.例如在A点场强,与q的大小无关,与是否存在无关.不能理解为成正比,与成反比.2 、电场强度和电场力是两个不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的两个概念.最根本不同的是:场强是表示电场的性质的物理量,电场力是电荷在电场中受的电场的作用力.还应在大小、方向、单位等诸方面加以比较，它们的关系是F=Eq或E=F/q。3、在国际单位中E的单位是N/C,（一）、模型建立。1、电场线 2 、电荷的电场分布3、例题分析（二）、流程图（三）、源程
4、序,二、处理过程,1、电场线 ：为了直观形象描述电场中各点的强弱和方向而在电场中画出的一系列曲线.曲线的疏密表 示电场的强弱，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向.说明和提示：（1）、电场线不能相交,否则一点将有两 个场强方向.( 2 )、电场线不是电场里实际存在的 线,是为使电场形象化的假想线.,电场的叠加的内容：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就 互相叠加，形成合电场，这时某点的场强等于各个电荷单位单独存在时在该点产生的场强的矢量和。 说明和提示： 叠加的原则遵循矢量的平行四边形和正交分解法。,明白了电场强度的内容，引申出的另一个重要知识 电场的叠加,单个独立的点电荷的电场分布： 文
5、字叙述：正电荷的电场线从正电荷出发延伸 到无限远，负电荷电场线方向与正电荷相反。图示加以说明：,2 、点电荷的电场分布-此选题为两个点电荷的电场，所以要清楚明白点电荷的电场分布。,两个等量点电荷的电场分布：文字叙述： 电场线从正电荷（或从无限远）出发到负电荷（或延伸到无限远）图示加以说明：,3、例题分析,例1：当两个点电荷带同种等量电荷时求两个点电荷连线上电场为零的位置。,解：在两个点电荷的连线上取一点B，设B点场强为E， B距q1为x，要使FB=0，必然有 EB1=EB2EB1=k*（q1/ ） EB2=q1/（r-x）2 即： k*（q1/）=k*q2/(r-x)因为 q1=q2所以 1/
6、x2=1/(r-x)2 X=(r-x)或-(r-x) 根据题意 , 舍去负号x=r/2即 B点是q1q2 连线的中点.,当两个电荷同为正时，如下图：,当两个电荷同为负时，如下图：,即，无论是同正还是同负，两个等量点电荷连线上电场为 的位置都是它们连线的中点，只是两个矢量合成的方式不同。,当两个点电荷带同种不等量电荷时求两个点电荷连线上电场为零的位置。,例2： 带有同种电荷的两个点电荷放在相距为d的A和B两点,其电量分别为Q和nQ,在AB连线上电场强度为零的点到A点的距离是多少?解：设此点到A点的距离为x，到B点的距离为(dx) 此合场强为零 则k*Q/x2=k*nQ/(d-x)2 那么(d-x
7、)/x=n 得xd/(n+1),当两个点电荷带异种电荷时求两个点电荷连线上电场为零的位置。,例3、在x轴上A、B两处分别放有两个点电荷，A处为Q, B处为+2Q,在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA 和 EB, 则( )A. EA=EB之点,只有一处,该处合场强为0; B. EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场强为2EAEA=EB之点共有三处,其中两处合场强为0;另一处合场强 为2EA D. EA=EB之点共有三处,其中一处合场强为0,另二处合场 强为2E,解析:根据题意画出图9,在AB之间某点x1,Q在x1处产生的场强EA=K*Q/rA2.+2Q产生的场强EB=K*Q
8、/rB2,当rA2=1/2rB2时,EA=EB，EA方向向左,EB的方向向左,合场强E=2EA.在A点左侧x2处,Ax2=rA,Bx2=rB, rA2=rB2存在, EA=EB,EA的方向向右,EB的方向向左,合场强E=0. 在B点右侧x3处, Ax2Bx2, rA2=1/2rB2不可能, EA=EB不存在.所以EA=EB之点有两处,且合场强一处为0,另一处为2EA, 答案应选,B.,（二）、流程图求两个点电荷的连线上电路为零的位置源程序流程图：,（三）、源程序 10 READ ( * , 100 ) Q1，Q2IF ( Q1 .EQ . 0 . 0) STOP ( Y )Y = Q2/Q1I
9、F (Y . LT . 0 . 0) GOTO 40X =1 . 0/(1 . 0+SQRT（Y）)GO TO 60 40 IF ( Y . EQ . -1. 0) STOPX = 1 . 0 / ( 1 . 0 SQRT ( -Y ) ) 60 WRITE( * , 105 ) XGO TO 10 100 FORMAT ( 2 F10 . 5) 105 FORMAT ( 2 X , 2HX= , F10 . 5 ) END,运行结果：输入 2,8 显示结果： X=1/ 1+(Q2/Q1)1/2 =1/3结果分析：该点在Q1Q2之间连线距Q1 为Q1Q2连线的1/3处输入 -2，8显示 结果：
10、 X=1/1-(-Q2/Q1)1/2 =-1结果分析：该点在Q1Q2之间连线距Q1 为Q1Q2连线的延长线上两倍Q1Q1距离处,三、分析总结：,高中的电场问题，也是电学中比较重要的一部分，在电场的叠加，也就是在至少有两个电荷所形成的电场中，指定一点，把在这一点，形成的所有场强加起来，当然，这不仅仅只是电场数值的相加，好要考虑方向，如果不考虑方向，就不会有电场为零的位置，因此，电场的和是一个矢量和。公式为：E总=E1+E2+E3+En在以上选题中，分析了两个点电荷电场叠加的问题（多个点电荷的电场的叠加比较复杂，高中阶段不做研究）对两个点电荷带电量的异同和带电性的异同的几种情况作了不同的分析，并用fortran语言在计算机上得以实现，并以清晰直观的流程图得以展示。让物理问题处理的得更准确更精确更全面，更能符合解题标准。,三、分析总结(2),计算机的参与，给物理学问题的解决带来了很大的提高，所以形成了一门专门的学科计算物理学，随着计算机科技的提高，越来越多的物理问题在计算机上得以实现，帮助人们理解，而且还解决了很多人们解决不了的物理问题。因此，学好计算物理学是非常有必要的，并且要学会把它充分的应用到生活中去！,完,
