无限长线电荷外任一点的电位

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-05-11
求无限长均匀带电直线外的任意一点p的电势,设电荷线密度为+,p点至

取长度为L的导线,由于电场垂直于导线向外呈均匀辐射状,在L周围取一长为L,半径为R的圆环形高斯面高斯面内部包含电荷Q=λL由高斯定理,该高斯面的电通量φ=Q/ε0,又电场在高斯面上强度相等,所以E=φ/S=φ/(2πRL)=Q/(ε0*2πRL)-求无限长均匀带电直线外的任意一点p的电势,设电荷线密度为+,p点至

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。

无限长的线是对称的,根据对称性,线外空间任一点电场方向垂直于导线方向。

先用高斯定理,去一段长为L带电线。在用一个底面半径为r,高为L圆柱恰好包住带电线,带电线为圆柱体轴线。又由于对称性,只有圆柱侧面有电场线经过,而且垂直经过,而且在面上场强大小处处相等。

于是:E*2*pi*r*L=a*L/e0 (a为电荷线密度,e0为真空介电常数)

求出电场关于r的表达式后,根据电势定义,再把电场关于r,从无穷远积分到改点到线的距离,就是该处电势。

用的是高斯定理
λ/2πεD(规定无限远处电势为零)
λ是电线的电荷线密度
π与ε是常数,可查表的
D该点距电线的垂直距离

  • 无线长的带电线l,求在l外的电荷量为q的M点的电势
    答:对于无限长带电直线,电荷线密度为 λ,可选有限远的 r0 处电势为 0,r 处的电势为:U(r) = ∫ (r → r0) λ / (2π ε0 r) dr = λ / (2π ε0) * ln(r0/r)如果在 r 处放一点电荷 q,则...
  • 求无限长带电直导线的电位分布
    答:又电场在高斯面上强度相等,所以E=φ/S=φ/(2πRL)=Q/(ε0*2πRL)-求无限长均匀带电直线外的任意一点p的电势,设电荷线密度为+。
  • 求无限长均匀带电直线外的任意一点p的电势,设电荷线密度为+,p点至
    答:在L周围取一长为L,半径为R的圆环形高斯面高斯面内部包含电荷Q=λL由高斯定理,该高斯面的电通量φ=Q/ε0,又电场在高斯面上强度相等,所以E=φ/S=φ/(2πRL)=Q/(ε0*2πRL)-求无限长均匀带电直线外的任意一点...
  • 为什么无限远处不能作为无限长线电荷的零电位点?
    答:因为线电荷的势积分后与lnR(R的自然对数)成正比,R是无穷大时,电势将无穷大。我们平常中常用的点电荷,电势与1/R成正比,R趋于无穷时,电势为0。无穷大的平面板也是一样,电势与R成正比,无穷远处电势也是无穷大,...
  • 为什么电荷在空间中无限延伸时,不能取无穷远为电势零点?
    答:无穷大平板的内部是没有电场线的,所以电势不可能为零。如果你指的是法向的无穷远处,那貌似就是零,但是无穷大的平板的法向无穷远在哪呢,这个是没法定义的,如果简单的认为所在平面的法向的话,也可以说就是电势为零。
  • ...为什么正点电荷周围电场中任意一点电势就正了??反之,负点电荷周围...
    答:选择无穷远处为零电势处。正点电荷周围电场中任意一点电势为正;反之,负点电荷周围电势为负。原因如下:1、电势沿电场线方向降低。正点电荷电场线由电荷向外发散至无限远,若无限远处为0,则正点电荷周围电场电势都高于无限...
  • 无限长直导线的电势是多少?
    答:无限长直导线的电势是ln r 型的,你令电势为零,很容易得到r=1。所以应该设无限长直导线的零势面在r=1处,而不是设无穷远为零。无限长直线,所以不能设无限远处为势能零点。可以先求直线垂直方向上两点的电势差,...
  • 若以无穷远处电势为零,则正点电荷周围各点电势为正,负点电荷周围各点...
    答:电势是沿着电场线的方向逐渐降低的(其实这里是可以用积分的方法算出来严格证明的,不过高中生不用知道这个是如何积分的),零电势点是你自己选取的,但如果选取无穷远处为零点,那么由于正点电荷的在空间的电场线处处是向外...
  • 为什么只有电荷分布在有限空间内才能选取无限远处电势为零
    答:为什么只有电荷分布在有限空间内才能选取无限远处电势为零 在等量异号电荷的中垂线上任取一点,将正电荷与负电荷在该点的场强进行矢量叠加,很明显,竖直方向上的场强抵消,所以中垂线上任意一点的场强的方向都相同且垂直于中...
  • 什么是零电势点?为什么要以无限远为零电势点呢?
    答:电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。因为电场线覆盖的地方都有电势且不为0,正电荷沿着电场线向外电势逐渐减小,自然无穷远处为零,负电荷电场线朝里电势也是逐渐减小,故在无穷远处定义为...