- 静电场所有物理量
静电场中的物理量主要包括以下几个:
1. 电场强度(E):描述电场力的性质的物理量,单位为牛/库(符号为N/C或V/m)。
2. 电势(φ):描述电场能量或电势能的物理量,单位为伏特(V)。
3. 电势差(U):指静电场中两点间电势的差值,符号为Δφ,单位为伏特(V)。
4. 电容(C):描述静电场中储存电荷能力的物理量,单位为法拉(F)。
5. 电场力(F):电荷在电场中受到的力,方向指向电势降低的方向。
6. 电荷密度(σ):描述空间某点处电荷量的多少的物理量。
7. 极化强度(P):描述电介质内部极化状态的物理量。
此外,静电场中还有一些辅助性物理量,如电位、电场线密度、电场能等。这些量在不同的应用场景下具有不同的意义和作用。
相关例题:
1. 电场强度E:
E = kQ/r² (点电荷电场强度公式)
其中,E表示电场强度,Q表示场源电荷,r表示场源电荷到某一点间的距离。
2. 电势差U:
Uab = φa - φb (两点间的电势差)
其中,Uab表示两点间的电势差,φa和φb分别表示a点和b点的电势。
3. 电势能E:
E = qU (电荷在电场中某点的电势能)
其中,E表示电荷在电场中某点的电势能,q表示电荷的电量,U表示该点电势。
【例题】一个均匀带电的球体,半径为R,带电量为Q,求球体外部离球体中心为r处的电场强度。
【解析】
根据点电荷电场强度公式E = kQ/r²,由于球体是一个大范围的带电体,不能视为点电荷,因此需要使用高斯定理求解。
首先,在球体外取一个以r为半径的圆柱面,由于静电感应,圆柱面内表面带电量为Q+S,外表面带电量为Q-S,其中S为球体表面上的电荷面密度。根据高斯定理,该圆柱面上的电场强度为:
E·∫(r²-R²)·Σ·rdr = 0 (高斯定理)
化简可得:E = k(Q+S)/r³ - k(Q-S)/R²
由于球体内部没有电荷分布,因此内部电场强度为零。因此,球体外部离球体中心为r处的电场强度为:E = kQ/r²。
【答案】球体外部离球体中心为r处的电场强度为E = kQ/r²。
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