无限远为0电势点,求一根无限长均匀带点导线的电势求出来怎么是无限大?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-05-10
在无限大均匀带电平面和无限长均匀带电直线的电场中计算场中个点电势时,能否选无限远处为电势零点?

可以选,但一般情况下,求某点电势需要找零势点,因为电势是相对的,如果题目没说零势点而要让你求电势,就默认无穷远为零势点

设P点电势为U,与均匀带电直线的距离是R0
则有U=∫ (k*dq/r),
设r为dq到的距离,设r与带电直线的一侧的夹角为Θ,Θ由0至π

又dq=η*dl,η为电荷线密度,dl为带点直线的小段长度
且dl=dΘ*r/sinΘ

所以有U=∫(k*(η*dl)/r)
U = k*η*∫(dl/r) = k*η*∫(dΘ/sinΘ)

但是,∫(dΘ/sinΘ)|Θ=0至Θ=π的结果是无穷大的
所以以无穷远处作0电势,来直接求无限长均匀带电直导线电势是无意义的

只能先求出E=2kη/R0,然后再用(U12)=E*(d12)算电势差
也就是只能人为设置一个零电势面,才能利用电势差求出该点的电势

还有演示:http://www.eyw.edu.cn/zhuanti/jpkc/jw/wl/daxuewuli/electronaget/ch1/page/ch43.htm

您的计算没有错,但为什么会导出一个矛盾的结果呢?
错在没有注意用高斯定理求电场强度时的条件是具有均匀对称性
得出带点导线周围电声强度E=f(x)=a/(2πεx)的条件是导线为无限长,或者远远大于x
当x与导线长度l可比拟电场强度将明显低于理想条件下高斯定理推导出的电场强度,
而X远大于导线长度时,则导线在距离为x处产生的场强近似等于点电荷的电场强度:
al/(4πεx^2),即平方反定律。
这样就不至于出现无穷远处与某一定点间的电势差无穷大的情况了。
当然,如果导线l足够长,那么它周围的电势与无穷远处的差值会达到一个比较高的值,如果真有无穷长的带线导线,那么它周围任何可以描述的点与无穷远处的电势差均为无穷大。不过现实中是不存在的。

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