14讲by王畅

静电场库伦定律 知识点

  • 电场和电势分别描述的什么?(电场描述的是力学性质,电势描述的是功与能量的性质)
  • 电量为Q的点电荷(场源电荷),在距离它为的场点产生的电场和电势分别为?(
    )
  • 电场和电势遵守何种叠加原理?(电场遵循矢量叠加定理,电势就是标量相加减)
表达题
  1. 电量分别为和的点电荷(场源电荷),相距为,则其连线中点处产生的电场和电势分别为
解答:以向左为正方向,设连线中心点为A,则对A的场强
对A点的场强为
则A的总场强为


  1. 电量分别为和的四个点电荷,分别位于正方形(边长)的四个顶点上。则其中心点处产生的电场和电势分别为
提示:对电场采用矢量叠加,对电势用标量叠加。
答:



总场强方向向下
总电势(等量异种点电荷在中心出电势为0)
  1. 电量分别为和的四个点电荷,分别位于正方形(边长)的四个顶点上。则其中心点处产生的电场和电势分别为
解答:由(2)中知总场强为 方向向右
电势
  1. 一个电量为的点电荷,在距离它为的场点产生的电场和电势为
解答:由库伦定律得
电场
电势
  1. 均匀带电的圆细环()在环心O处的场强和电势分别为()
解答:用积分法,把圆环分为很多小段,每段带电量为dq,则每段对中心点的
电场
电势
则对其积分,总场强E=0,因为圆是对称图形,场强是矢量,叠加后为0。
总电势
  1. 物理强调建模。如图,求均匀带电的细棒在场点P处的电场和电势,微元取为位于到的一段,则微元公式中的和分别为
解答:
  1. 如图,求均匀带电的半圆细环在场点O处的电场和电势,经常把微元取为位于到的一段,则公式中的为
解答:
  1. 积分法求场强,经常需要定性分析合场强的方向。如图,均匀“带负电”的细棒在场点点和点的电场方向分别为
解答:
  1. 如图,均匀带异号电的半圆细环在圆心O点的电场方向为
解答:
  1. 细棒或细环带电体求电场的思路是:
  • (a)考虑带电体的对称性,分析出合场的方向,记为;
  • (b)取合适的电荷微元,找到该微元到场点的距离,
  • (c) 借助点电荷公式,写出微元在场点产生的电场大小,进而写出在合场方向上的投影。
  • (d)计算定积分。
    现在求均匀带电的细棒()在场点P处的电场,让我们按照以上四个步骤研究该问题。
    第一步,定性分析出该场点合场强的方向,可能的结果为
  • (1)
  • (2)
    第二步以中点为原点建立坐标轴。微元取为位于到的一段,则公式中的和分别为
  • (3) ,
  • (4) ,
    第三步分析该微元的场强,以及在合场方向上的投影,可能的结果为
  • (5)
  • (6)
    第四步,把第二步的结果代入第三步的积分表达式中,计算定积分,有如下列法
  • (7)
  • (8)
    则正确的方程组是( )
解答:
  1. 现在求均匀带电的半圆细环()在环心O处的电场,让我们按照以上四个步骤研究该问题。
    第一步,定性分析出该场点合场强的方向,可能的结果为
解答:
第二步,微元取为位于到的一段圆弧,则公式中的和分别为
解答:
【14讲by王畅】第三步分析该微元的场强,以及在合场方向上的投影,可能的结果为

解答:
第四步,把第二步的结果代入第三步的积分表达式中,计算定积分,有如下列法

解答:
  1. 细棒或细环带电体求电势的思路更简单,因为电势是标量叠加原理。其基本思路是,
    (a)取合适的电荷微元,找到该微元到场点的距离,
    (b)借助点电荷公式,写出微元在场点产生的电势,
    (c)计算定积分。
    现在求均匀带电的半圆细环()在环心O处的电势
    第一步,微元取为位于到的一段圆弧。则公式中的和分别为
    (1) ,
    (2) ,
    第二步写出该微元在该点的电势,可能的结果为
    (3)
    (4)
    第三步,把第二步的结果代入第三步的积分表达式中,计算定积分,有如下列法
    (5)
    (6)
    则正确的方程组是( )
解答:
  1. 细棒或细环带电体求电势的思路更简单,因为电势是标量叠加原理。 现在求均匀带电的细棒()在中心处的电势。
    第一步,微元取为位于到的一段圆弧,则和分别为
解答:
第二步写出该微元在该点的电势,
解答:
第三步,把第二步的结果代入第三步的积分表达式中,计算定积分
解答:

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