- 刘杰物理之静电场
刘杰物理之静电场的内容包括:电场、电场强度、电场线、点电荷的电场、等势面、电势能和电势等。
相关例题:
题目:
一个带电的球体,其电荷分布在一个半径为R的球体内,且电荷分布均匀。求球体内外的电场强度分布。
解答:
首先,我们需要知道球体内外的电场强度分布公式。对于球体内,电场强度E与半径r的关系为:
E(r) = kQ/r^2
其中,Q为球体内部的电荷量,k为库仑常数。对于球体外,电场强度E与距离R的关系为:
E(R) = kQ/R^2
其中,R为球体外某点到球心的距离。
对于本题中的问题,我们可以将球体内部的电荷量Q视为常数,因为电荷分布均匀,所以Q的大小与半径r无关。因此,我们只需要根据电荷分布均匀的条件,求出球体内外的电场强度分布即可。
对于球体内,电场强度E与半径r的关系为:
E(r) = kQ/r^2 = kQ/R^2 (因为r = R)
其中,Q为球体内总电荷量的一半。
对于球体外,电场强度E与距离R的关系为:
E(R) = kQ/R^2 (因为电荷分布均匀)
Ex = kQ/R^2 (在球体内部)
Ex = -kQ/r^2 (在球体外)
Ey = 0 (在球体内部和外部)
解这个方程组可以得到Ex和Ey的值。由于题目中只要求了电场强度分布的一个方向上的分量,因此只需要解第一个方程即可。解得Ex = kQ/(R^2),即电场强度在球体外某点处的值为kQ/(R^2)。
综上所述,静电场中球体内外的电场强度分布分别为kQ/(R^2)和kQ/R^2。需要注意的是,本题中的电荷分布均匀是一个重要条件,因为只有电荷分布均匀才能得到上述结果。如果电荷分布不均匀,则需要使用其他方法求解电场强度分布。
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