例子问题
例子问题1:电磁学考试
直径为10厘米的空心金属球的净电荷为均匀分布于其表面。距离球体中心2.0米的场的大小是多少?
相关方程:
(点电荷电场)
在金属球以外的任何地方,电场与位于球中心的相同大小的点电荷的电场是相同的。那么,计算给定点电荷的电场:
插入了:
例子问题1:电
两个无限平行的导电薄板各有正电荷密度。右边薄片右边的电场的大小和方向是什么?
,向右
,在左边
,向右
,向右
,向右
相关方程:
(由单个无限平面产生的场)
电场是添加剂;换句话说,来自两个平面的总电场是它们各自电场的和:
电场的方向远离正源电荷。因此,在这些带正电荷的平面的右边,电场指向右边。
例子问题1:电磁学考试
四个粒子,每个带电荷的四个角组成一个边长相等的正方形。对于方框左上角的电荷,由于它与其他三个粒子相互作用而受到的合力是向哪个方向?
直接往左
向上的左
向下的
直接向右
向上的左
正确答案是向左向上45度。因为所有的粒子都带电荷,所有的力都是排斥的(不会有吸引力)。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,因为它们都有距离从左上角开始。右下角也产生了一个斥力,但作用方向与向左和向上的力的矢量和相同。
例子问题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。小一点的球的半径是还有一项指控,位于一个半径较大的球体内还有一项指控。
下面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:
求关于的积分从来,我们得到:
我们可以把它代回电容方程得到:
例子问题1:电磁学考试
我们有一个点电荷。确定距离处的电场远离那个电荷。
点电荷下的电场的库仑定律是,我们知道以下变量的值。
利用这些值,我们可以解出电场。
例子问题1:电磁学考试
两个正电荷而且地方在远处吗远离彼此,如下图所示。如果测试带正电荷,,是放在中间,隔着什么距离这个测试电荷的净力为零吗?
为求试验电荷受合力为零的位置,可将合力方程写成,在那里作用在测试上的力来自于,作用在同一测试电荷上的力来自于。利用库仑定律,我们可以重写力方程,使它等于零。
在这个方程中,距离,为测试电荷距离的远近,而表示测试电荷距离的远近。现在我们化简并解。
交叉相乘。
我们可以取消而且。为了解决这个问题,我们不需要知道这些值。
既然我们已经分离了,我们可以代入问题中给出的值并求解。
例子问题2:电
你正站在一个带正电的大金属板上表面电荷是。
假设平板无限大,质量是,你的身体需要多少电荷才能让你漂浮?
考虑作用在你身上的力量。有向下(负方向)的重力,。为了让你浮起来,必须有一个向上(正方向)的力,这个向上的力来自金属板,。为了表明你会漂浮,合力方程被写成,在那里是对你的指控。
对于带电的盘子,要知道这一点。
知道了这些,力方程就变成。
解出。
现在我们可以代入给定的值,解出电荷。
例子问题1:电磁学考试
的点电荷施加一种力另一项指控。这两项指控相距有多远?
用库仑定律求两个电荷之间的距离。
既然我们要求距离,,我们求解。
我们知道力和两个电荷的值。
我们可以代入这些值并解出距离。
例子问题1:电磁学考试
两个电荷之间的电作用力是多少,而且,位于分开吗?
求两个电荷之间的作用力的方程是,在那里。利用这个,我们可以重写力方程。
现在,我们可以用题目中给出的值来解出两个粒子之间的电作用力。
例子问题1:使用库仑定律
电场点上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来解出距离处的电场强度。