一半径为R 电量为Q的均匀带电球体 若球心处的电势为V 试求空间任意一点的电势

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-02
真空中半径为R,电量为Q的均匀带电球体的电场和电势的分布

E=q/(4πεr²),r≥baiR。

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
电势原理:
带电量q的电荷由电场中某点A移到参考点O(即零势能点,一般取无限远处或者大地为这个零势能点),电场力做功WAO(将这个电荷从A点移至零势能点电场力做的功)跟这个电荷的电量q比值叫(AO两点电势差)A点电势,
无论被选取的物体是不是带电,都可以被选取为标准位置-------零参考点。例如地球本身是带负电的,其电势相对于无穷远处约为8.2×10^8V。尽管如此,照样可以把地球作为零电势参考点,同时由于地球本身就是一个大导体,电容量很大,所以在这样的大导体上增减一些电荷,对它的电势改变影响不大。

由于静电屏蔽
电势为0
深入的证明请用小量分析,程稼夫那本书上有

对于球心电势是V
球内部r<=R
r内电量q=r^3/R^3*Q
v-U=∫edr=∫kq/r^2dr=∫kQr/R^3dr=kQ/2R^3*r^2
U=V-kQ/2R^3*r^2
UR=V-kQ/2/R
球外r>R
UR-Ur=∫edr=∫kQ/r^2dr=kQ(1/R-1/r)
Ur=UR-kQ(1/R-1/r)=V-kQ/2/R-kQ(1/R-1/r)=V-kQ(3/2/R-1/r)