内容正文:
等量同种点电荷连线的中垂线上电场强度极大值的求解
等量同种点电荷连线的中垂线上的电场分布相对复杂,我们只知道电场强度存在关于中点对称的两个极大值。极大值点在什么位置?极大值是多少?严格计算需要较复杂的数学知识,中学阶段只要求定性分析。这难免给物理这样一门严谨的学科留下一些遗憾。学生满腹孤疑,老师的教学意犹未尽。
一、定量结论
二、数学计算
数学计算的基本思路:以x或θ为自变量,由场强叠加原理写出中垂线上任一点P的电场强度E的函数表达式,再求函数的极大值。
求函数极大值的两种方法:第一种方法是利用三元均值不等式,这种方法属于初等数学,在数学处理上需要一些技巧,略显繁琐;第二种方法是求导,导函数的零点为原函数的极大值点,这种方法属于高等数学,在数学处理上更加直观,容易理解。
根据我的学习体会,在物理问题的处理上,要大胆并且有意识地使用数学方法,不要怕抽象,不要怕掩盖物理本质。而恰恰相反,数学对物理的作用,远远不只是“工具”,它在表述物理概念、规律以及思维上,是无可代替的。可以说,没有数学将寸步难行!
下面以θ为自变量作为示例。若以x为自变量,思路和方法基本相同,请自行模仿。
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