Question

【題目】物理方法就是運用現有的物理知識找到解決物理問題的基本思路與方法。常見的物理方法有類比法、對稱法、圖像法、歸納演繹法、構建理想化模型法等等：

(1)場是物理學中的重要概念，仿照電場的定義，寫出引力場強度的定義式，在此基礎上，推導出與質量為M的質點距離r的點的引力場強度；

(2)在研究平行板電容器的相關問題時，我們是從研究理想化模型——無限大帶電平面開始的。真空中無限大帶電平面的電場是勻強電場，電場強度為，其中k是靜電力常量，σ為電荷分布在平面上的面密度，單位為C/m2。如圖1所示，無限大平面帶正電，電場指向兩側。若帶負電則電場指向中央（圖中未畫出）。在實際問題中，當兩塊相同的帶等量異種電荷的較大金屬板相距很近時，其中間區域，可以看作是兩個無限大帶電平面所產生的勻強電場疊加；如果再忽略邊緣效應，平行板電容器兩板間的電場就可以看作是勻強電場，如圖2所示。已知平行板電容器所帶電量為Q，極板面積為S，板間距為d，求：

a．兩極板間電場強度的大小E；

b．請根據電容的定義式，求出在真空中，該平行板電容器的電容C；

c．求解圖2中左極板所受電場力的大小F。

Answer 1

【答案】(1)；(2)a．，b．，c．

【解析】

(1)電場強度的定義式為

所以仿照這樣的定義，可得引力場強的定義式為

又m和M之間的萬有引力為

則

即

(2)a．兩極板間的電場強度為

其中面密度為

則兩極板間電場強度為

b．根據電容的定義式

又勻強電場中

則

c．左極板所受電場力的大小F為

又

，

則