求大神解答一道大学物理静电场题目

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-21
一道大学物理静电场题

呵呵,刚好我就是大学生,大二的。呵呵。
注意题目中的字眼,A,B都是无限大的。所以A周围的场强是等大小的。A周围的场强是E=σ/ε。在离A近的那一面附近的场强也是这么大,所以它的电荷密度是-x。(有个负号你应该知道为什么吧?)在离A远的那一面,由于有两个面共同感应作用。而这两个平面都是无限大的,但却是异号的。所以在远离A的那一面相互抵消,所以为0.明白了吧?
因为我们也要考试了,所以复习了。我打了这么多,能加一点分吗?

R1<r<R2的区域,场强 E1=Q1/4πε0r²
R2<r的区域,场强 E2=(Q1+Q2)/4πεr²
取无穷远为电势零点,则内球面电势
U=(Q1/4πε)∫r1-->r2 (1/r²)dr +[(Q1+Q2)/4πε]∫r2-->∞(1/r²)dr
积分可得 :U=(1/4πε)[(R2-R1)Q1/R1R2 + (Q1+Q2)/R2]
要使 U=0 则(R2-R1)Q1/R1R2 + (Q1+Q2)/R2 =0
即 R2Q1 + R1Q2=0

分析:
  以q2作为源电荷,那么在取无穷远处的电势为0时,q2 产生的电场中的电势为
U=K* q2 / r  ,q2为正值
所以 q1 处在 q2 产生的电场中,它(两个电荷)具有的电势能是
ε=q1* U=K* q1*q2 / r
当 r=r1=42厘米=0.42 米时,它们的电势能为
ε1=K* q1*q2 / r1=9*10^9 * 1.5*10^(-8) * 3 * 10^(-8) / 0.42=9.64 * 10^(-6) 焦耳
当 r=r2=25厘米=0.25 米时,它们的电势能为
ε2=K* q1*q2 / r2=9*10^9 * 1.5*10^(-8) * 3 * 10^(-8) / 0.25=1.62 * 10^(-5) 焦耳
可见,当把它们之间的距离由42厘米变为25厘米时,克服电场力做功是
W克=ε2-ε1=1.62 * 10^(-5)-9.64 * 10^(-6) =6.56 * 10^(-6) 焦耳
那么外力要做的功也要 6.56 * 10^(-6) 焦耳 。

注:本题也可用积分求得结果。
W外=W克=-∫ ( K* q1 * q2 / r^2 ) dr  ,r 的积分区间从 0.42米到0.25米 。

F=kq1*q2/r^2
W=∫Fdr=∫(kq1*q2/r^2)*dr=kq1*q2(1/r2-1/r1)
代入数字计算可得到答案,另外以上只考虑了其绝对值。

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    答:那么外力要做的功也要 6.56 * 10^(-6) 焦耳 。注:本题也可用积分求得结果。W外=W克=-∫ ( K* q1 * q2 / r^2 ) dr  ,r 的积分区间从 0.42米到0.25米 。
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