例子问题
问题1:了解静电学
直径为10cm的空心金属球的净电荷为均匀分布在其表面上的。距离球体中心2.0米处的场的大小是多少?
相关方程:
(点电荷电场)
在金属球外的任何地方,电场都和同样大小的点电荷在球中心的电场是一样的。因此,计算给定点电荷的电场:
插入得到:
问题1:电磁学考试
两个无限平行的导电片各有正电荷密度.右薄片右边电场的大小和方向是多少?
,在左边
,向右
,向右
,向右
,向右
相关方程:
(单无限平面场)
电场是加性的;换句话说,两个平面的总电场是它们各自电场的总和:
电场的方向远离正电荷源。因此,在这些带正电的平面的右边,电场指向右边。
问题1:电磁学考试
四个粒子,每个都带电荷,组成一个正方形的四个边长相等的角.对于正方形左上角的电荷,由于它与其他三个粒子的相互作用,它所受到的合力方向是什么?
就在右边
右下方
左上方
就在左边
左上方
正确答案是左上45度。因为所有的粒子都带电荷,所有的力都是排斥力(没有吸引力)。右上角的粒子产生了一个直接向左的斥力,而左下角的粒子产生了一个直接向上的斥力。它们的大小相等,因为它们都在距离上从左上角开始。右下角也产生了一个排斥力,但作用的方向与向左和向上的矢量和方向相同。
问题2:电磁学考试
考虑一个由两个嵌套球体组成的球形电容器。较小的球体的半径为还有一个电荷,位于一个半径较大的球体内还有一个电荷.
下列哪个方程准确地描述了这个球形电容器的电容?
由于对称性,这种情况不会产生电容
为了解决这个问题,我们需要推导出一个方程。
我们知道:
我们可以用高斯定律推导出两个圆之间的电场,产生:
做关于的积分从来,我们得到:
我们可以把它代回到电容方程中,得到:
问题1:电磁学考试
我们有一个点电荷.求距离处的电场远离那个指控。
由点电荷产生的电场的库仑定律是,其中我们知道以下变量的值。
利用这些值,我们可以解出电场。
问题1:电磁学考试
两个正电荷和地方有距离吗彼此远离,如下图所示。如果测试电荷为正,,是放在中间,在什么距离上远离这个测试电荷会受到零合力吗?
要找出测试电荷受净力为零的位置,将净力方程写为,在那里作用在测试物体上的力来自哪里,作用在测试电荷上的力是相同的吗.利用库仑定律,我们可以重写力的方程,令它等于零。
在这个方程中,距离,,是测试电荷距离,而表示测试电荷距离.现在,我们化简求解.
交叉相乘。
我们可以取消和.为了解决问题,我们不需要知道这些值。
现在我们已经分离了,我们可以代入题目中给出的值并求解。
问题2:电磁学考试
你站在一个很大的带正电的金属板上,表面电荷为.
假设平板无限大,质量是你的身体需要多少电荷才能漂浮起来?
考虑作用在你身上的力。有向下(负方向)的重力,.为了让你浮起来,必须有一个向上的(正方向)力,这个向上的力来自金属板,.为了表示你会浮起来,合力方程写成,在那里是你的费用。
对于带电的盘子,要知道.
知道了这个,力方程就变成了.
解出.
现在我们可以代入已知值,解出电荷。
问题1:电
的点电荷施加的力为另一项指控是.这两个电荷的距离有多远?
要算出两个电荷之间的距离,可以用库仑定律。
既然我们想求距离,,我们解出.
我们知道力和两个电荷的值。
我们可以代入这些值,解出距离。
问题1:电
两个电荷之间的电磁力是多少,和,位于分开吗?
求两个电荷之间的电场力的方程是,在那里.利用这个,我们可以重写力方程。
现在,我们可以用问题中给出的值来解出两个粒子之间的电磁力。
问题1:用库仑定律
电场点处电场的大小是多少从点电荷?
求电场强度的方程是.
我们可以用给定的值求出距离处的场强.