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一轮复习:非点电荷电场强度的计算

2、壳外电荷分布均匀的球壳所产生的场强与球中心电荷集中所产生的场强相当。

3、点电荷场强公式E=kQ/r的适用条件是点电荷、真空、静止。

4、电场是矢量,满足矢量叠加律。

5、任何带电体产生的场强都可以看作是带电体划分为点电荷所产生的场强的叠加。

6. 场强与电荷成正比。

常用方法:

1:赔偿法

例:已知均匀带电的球体在球体外部产生的电场与位于球体中心的等电荷点电荷产生的电场相同。如图所示,

电荷量为Q的电荷均匀分布在半径为R的球体上。通过球心O的直线上有两点A、B。 O 和B 之间以及B 和A 之间的距离均为R。现在设OB 为在球中挖出球形空腔的直径。若静电力常数为k,球的体积公式为V=4r3/3,则A点的场强为(A)

例:均匀带电的球壳在球外空间产生的电场与电荷集中在球体中心产生的电场等效。如图所示,

正电荷均匀分布在AB半球上。总电荷为q。球体的半径为R。CD是经过半球顶点和圆心O的轴。轴上有两点M和N。 OM=ON=2R。已知M点的场强为E,那么N点的场强为?

【分析】

将其填充成一个完整的球并结合以利用对称性。

如图所示,

在直径A0B的右侧,同时添加一个电荷为+q的右半球壳和一个电荷为-q的右半球。这相当于仍然只有原来的“左半+q球壳”。此时,N点的场强可以看作是完整的+2q球壳和“右半q半球壳”的结果。从对称性可以看出,“右半-q半球壳”在N点产生的场强等于“左半+q球壳”在M点产生的场强。

【回答】

kq/2R-E

示例:均匀带负电的半球形壳。球体的中心是O 点。AB 是其对称轴。平面L垂直于AB并将半球壳分为两部分。 L和AB相交于M点。AB和M点对称轴上的N点关于O点对称。已知均匀带电球壳内任意点的电场强度为零。假设无穷远处的电势为零,距点电荷q 距离r 处的电势为=kq/r。设L平面左侧M点处的电场强度为E,电势为; M点右侧的电场强度为E2,电势为2; M点整个半球壳的电场强度为E,N点电场强度为E。下列说法正确的是(D)

A、若左右部分表面积相等,则EE2,2

B、若左右表面积相等,则EE2,2

C、只有左右部分表面积相等才能EE2且E=E

D、无论左右部分表面积是否相等,总是E>E2,E=E

例:一个球体均匀带正电,球体内各处电场强度为零,如图所示。

O为球心,A、B为直径上的两点,OA=OB,现将球体垂直于AB分为左右两部分,C为横截面上的一点,去掉左半球,得右半球的电荷仍然均匀分布,则(A)

A.O、C点电势相等

B、A点电场强度大于B点电场强度

C、从A到B电势沿直线先增大后减小

D、电场强度沿直线从A到B逐渐增大。

一轮复习:非点电荷电场强度的计算

【分析】

C点场强方向为水平方向。这是因为a 点和c 点的场强相互抵消(内部场强为零)。取关于垂直平面对称的b点,b点和c点的组合场强是水平的。因此,C点的场强是水平的。强垂直垂直面,该垂直面是等位面,两点O、C电势相等。

解决这个问题的关键是掌握对称性,找到两个球面上电荷产生的电场之间的关系。 A点左半球的场强等于B点缺失的右半球产生的场强,方向相反,是解决问题的关键。

A. 对于完全带电的球面,其内部中垂直面AB 上各点的场强为零。可以看出,左右半球中心垂直面上各点的场强大小相等且方向相反,因为左右半球的电场大约在中心垂直面上对称,所以左右半球在中间垂直面上各点的场强方向垂直于中间垂直面对称,因此左右半球在中间垂直面上各点的场强方向垂直于If去掉左半球,右半球中垂平面上各点的场强垂直于中垂平面,即中垂平面是等势面,所以各点的电势O和C相等,所以A正确;

对于B、D项,将题中的半球壳拼成一个完整的球壳,球壳均匀带电。假设左右半球在A点产生的电场强度分别为E和E2。由问题可知,均匀带电的球壳内部,若处处电场强度为零,则可知E=E2。根据对称性,左右半球在B点产生的电场强度分别为E2和E1,且E1=E2。

图中所示电场中,A处的电场强度为E,方向为左。 B的电场强度为E2,方向向左。因此,A点的电场强度与B点的电场强度相同,因此从A点到B点的电场强度不能逐渐增加,所以B和D都是错误的; C、根据电场叠加原理,可以看出,x轴上的电场线方向向左,电势沿电场线方向减小,则电势B点电位高于A点电位,故C错误;

故选择:A.

2:对称法

示例:如图所示,

电荷量为Q的点电荷P距均匀带电圆板2r。从该点电荷到带电圆板的垂线穿过圆板的几何中心。 A、B是垂直线上的两点。圆板到圆板的距离均为r。静电力常数为k。若B点电场强度为0,则A点电场强度为()

例:以下选项中每个1/4环尺寸相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷分布均匀,且每个1/4环相互绝缘。坐标原点O处的最大电场强度为(B)

利用等效电荷模型和对称性

示例:如图所示,

均匀带电的3/4球壳在一点处产生的场强相当于弧BC产生的场强。圆弧BC产生的场强方向也相当于圆弧中点M在O点产生的场强方向。

三:等价法

示例:如图所示,

xOy平面是无限导体的表面,它充满了z0的空间,z>0的空间是真空。如果将电荷量为q的点电荷放置在z轴上的z=h处,则在xOy平面上将产生感应电荷。空间任意点的电场由点电荷q和导体表面的感应电荷激发。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则z轴上z=h/2处的场强为(k为静电力常数) ()

示例:经过一番研究,一名学生发现点电荷与无限大接地金属板之间的电场(如图A 所示)与等量不同点电荷之间的电场分布(如图B 所示)完全相同)。图C中,点电荷q到MN的距离OA为L。AB是以电荷q为圆心,L为半径的圆的直径。 B点的电场强度是多少?

示例:如图所示,

三根等长且均匀带电的绝缘棒构成等边三角形ABC。 P 是三角形的中心。当杆AB和AC上的电荷均为+q,杆BC上的电荷为-2q时,P点的场强为E。现在拿走BC棒,AB棒和AC棒的电荷分布保持不变。那么拿走BC棒后,P点的场强是多少?

【分析】当不去掉BC棒时,BC棒(-2q)可视为由+q和-3q组成,则P点的场强可视为由3根+q棒和1根-产生。 3q杆-由于对称性从性质可以看出,三个+q杆在P点产生的场强为零。因此,P点的场强E是由一根-3q棒产生的。去掉BC杆后,可以看作在BC杆的位置放置了+q杆和-q杆。这相当于什么都不放。同理,P点的场强由-q棒产生。是E/3。

场强与电荷成正比。

四:微量元素法

示例:如图所示,

均匀带电环的电荷量为Q,半径为R,圆心为O,P为垂直于环平面的对称轴上的一点,OP=L,试求该点的场强P。

五:极限法

如图A所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积的电荷为。其轴(坐标为x)上任意点P的电场强度可由库仑定律与电场强度的叠加原理计算:

方向沿x 轴。现在考虑一个无限大的均匀带电板,单位面积电荷为,从中间挖出一个半径为r的圆板,如图B所示。然后圆孔轴线上的任意点Q (坐标为x)的电场强度为(A)

用户评论

追忆思域。

复习物理知识感觉还是很有必要的,特别是像电场强度这种基础概念。

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煮酒

每次做题都不太会非点电荷的电场强度怎么算啊。

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来自火星的我

这篇文章讲解得清晰易懂,重点总结了非点电荷电场强度的计算方法。

    有15位网友表示赞同!

◆残留德花瓣

终于明白怎么回事了! 非点电荷就是不局限于一点的电荷分布吧?

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别悲哀

最近在学习电磁学,对非点电荷电场强度很有需求。

    有15位网友表示赞同!

可儿

这个标题太贴切了,对于复习物理来说真的很重要。

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怅惘

看来要好好学习一下积分才能计算非点电荷的电场强度啊。

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太难

感觉这篇文章很有帮助,我需要认真再仔细研究一遍。

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闲肆

物理不好理解,但还是得硬着头皮学下去,希望能够明白非点电荷的原理。

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此刻不是了i

学习知识确实是一件很辛苦的事,尤其是像电场强度这种需要深入思考才能明白的概念。

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不离我

这个话题一直困扰着我,今天终于找到答案了!感谢分享!

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怪咖

看来非点电荷的电场强度计算要比点电荷复杂很多,需要更多练习才能掌握。

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该用户已上天

这篇文章给我指明了方向,我会跟着这份攻略来学习电场强度的计算方法。

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岁岁年年

,真帮到我了!刚好在研究这个方面!

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陌颜

要理解非点电荷的电场强度,需要对数学尤其是积分有一定的基础。

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巴黎盛开的樱花

物理概念确实很多,需要一点时间才能慢慢消化吸收。

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一样剩余

我终于明白怎么计算非点电荷的电场强度了!

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服从

学习是终身的事情,永远不要停下来。

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