A-level 物理 (高级物理)/电力

电场是由电荷引起的。这些电荷可以是正的也可以是负的。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。如果我们有两个点电荷，分别带电量 Q 和 q，它们之间的距离为 r，则它们各自受到的力为

$F_{electric}={\frac {kQq}{r^{2}}}={\frac {Qq}{4\pi \epsilon _{0}r^{2}}}$,

其中 k 和 ε₀ 为常数（k = 8.99 x 10⁹ Nm²C⁻²，ε₀ = 8.85 x 10⁻¹²C²N⁻¹m⁻²）。这意味着，距离点电荷两倍远，作用在另一个电荷上的力减小到原来的四分之一。点电荷周围的电力与点质量周围的万有引力非常相似。

均匀电场由两个导电板组成。这些板带相反的电荷，且无限宽。显然，无限宽的导电板是不存在的，因此均匀电场也不存在。但是，如果我们看向板的中间，并且板的间距不太远，那么近似于均匀电场的场确实存在——在两端，均匀场的公式不再适用。

均匀电场中电荷所受的力由下式给出

$F_{electric}={\frac {qV}{d}}$,

其中 V 是两板之间的电势差，q 是作用力的点电荷的电量，d 是两板之间的距离。当电荷在电场中运动时，该力保持恒定。

问题

e = 1.6 x 10⁻¹⁹C

1. 一个正电子（电荷 +e）距离一个锂核（电荷 +3e）1 μm。作用在每个粒子上的力的量级是多少？它作用的方向是什么？

2. 一个电子距离均匀电场中的带正电板 1mm。两板之间的电势差为 20V，板间距为 10 cm。作用在电子上的力是多少？它作用的方向是什么？

3. 点质量周围的重力加速度是恒定的，与它作用的物体的质量无关。点电荷周围的电力加速度不是恒定的。用牛顿第二定律 (F=ma) 解释这一点。

4. 绝缘体包含带电粒子，即使绝缘体上的总电荷为 0。为什么绝缘体会被附近的电荷吸引？

5. 在产生均匀电场的带电导电板中，你预计会在哪里找到电荷？为什么？

解答