求均匀带电球面内外场强及电势分布。带电量为Q,半径为R。如果是均匀带电球体呢???

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-02
半径为r,带电量为q的均匀带电球体,求带电球体的场强和电势分布?

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用高斯定理做就可以。
球面的话r小于等于R时场为零,因为球面内部没有电荷分布,而球体的话如果是均匀带电球体内部是有场分布的。
研究均匀带点球体产生的电场强度,需要考虑球体外电场及球体内电场两种情况.
设球体半径为R,带电量为q,电场中任意一点到球心的距离为r.
外电场强度相当于球心点电荷形成的电场强度,就是E=q/(4πεr²),r≥R,是关于r的二次反比函数;
内电场强度比较复杂,同样是关于r的函数,电场强度为E=qr(4πεR³),r此函数在定义域(0,+∞)上连续,在r=R处不可导。

带电量为Q,半径为R。均匀带电球面内外场强及电势分布,内部场强E=0 球外部,等效成球心处一点电荷 E=KQ/r^2 r>R,电势相等球外部,等效成球心处一点电荷Φ=KQ/r。如果是均匀带电球体结果与球壳相同。

在距离球心r处做高斯球面,球面上的电通量为(4/3πr³×δ)/ε,因为场强均匀分布,所以场强的大小直接再除以面积4πr²即可。

需要分别求出球内外电势分布,第一种先求出场强分布,根据dU=Edr,积分求电势。第二种根据电势叠加原理,如果是球外,直接看做球心处的点电荷,如果是球内,需要将球分成两部分,内部的一部分产生的电势解法同上,外部的则需积分。



扩展资料:

电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在那一点所受的电场力。试验电荷的电量、体积均应充分小,以便忽略它对电场分布的影响并精确描述各点的电场。场强是矢量,其方向为正的试验电荷受力的方向,其大小等于单位试验电荷所受的力。

场强的单位是伏/米,1伏/米=1牛/库。场强的空间分布可以用电场线形象地图示。电场强度遵从场强叠加原理,即空间总的场强等于各电场单独存在时场强的矢量和,即场强叠加原理是实验规律,它表明各个电场都在独立地起作用,并不因存在其他电场而有所影响。

电场强度的叠加遵循矢量合成的平行四边形定则。电场强度的大小,关系到电工设备中各处绝缘材料的承受能力、导电材料中出现的电流密度、端钮上的电压,以及是否产生电晕、闪络现象等问题,是设计中需考虑的重要物理量之一。

参考资料来源:百度百科-场强

参考资料来源:百度百科-电势



带电量为Q,半径为R。均匀带电球面内外场强及电势分布
内部 场强E=0 球外部 等效成球心处一点电荷 E=KQ/r^2 r>R
电势相等 球外部 等效成球心处一点电荷Φ=KQ/r
如果是均匀带电球体,结果与球壳相同

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