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若正电荷Q均匀分布在棒上,求圆心处场强的大小和方向。解:设棒上电荷线密度为,则:
22dxl
2;方向沿x轴正向。20x20
根据叠加原理,圆心处场强可以看成是半径为R电荷线密度为的均匀带电园环(带电量为Q12R)在圆心处产生的场强E1与放在空隙处长为l,电荷线密度为的均匀带电棒(可以看成是点电荷ql)在圆心产生的场强E2的叠加。即:
Q2Rl
E0E1E2

E10E0E2
R40R2llQE0RR2240R40R2Rl
q
方向从圆心指向空隙处。6.如图所示,将一绝缘细棒弯成半径为R的半圆形,其上半段均匀带有电荷Q,下半段均匀带有电量Q,求半圆中心处的电场强度。
f解:按题给坐标,设线密度为,有:Q

2

R。上下段分割,任意dQ在圆心产生
dE对称性:E0x0EoEoy2Ey2Ey,dEydEcos
E02dEcos2
2dQcosQcos2Rd222240R40R0R0
方向沿y轴负方向。7.线电荷密度为的“无限长”均匀带电细线,弯成图示形状,若圆弧半径为R,试求O点的场强。
答案:按题给坐标,O点的场强可以看作是两个半无限长直导线、半圆在O点产生场强的叠加。即:E0E1E2E3由对称性,E1和E2在y方向的矢量和为零;在x方向矢量和是单根的2倍。上半无限长导线取电荷元dq1dx,它在O点的场强沿x方向的分量:






qdxx2240RxRx21dxx1dR2x21E1x2222400RxR2x2800RxR2x240RE1xE2xi,E1E220R20RdE1x
2
1
由对称性,E3在

y方向的分量为零。
Rd
R2cos
在圆弧上取电荷元dq3Rd,它在O点的场强的x方向分量,
dE3x
140
f
E3x

4
2
2
1
Rd
0
R
2
cos
1

20R
,E3

1

i
20R
E0E1E2E30
8.一个金属球带上正电荷后,质量有所增大?减小?不变?答案:理论上说金属带正电后因失去电子,质量有所减少,但测量很困难。9.以点电荷为中心,半径为R的球面上,场强的大小一定处处相等吗?答案:如果点电荷是静止孤立的且周围介质均匀分布,则半径为R的球面上,场强大小一定处处相等,r
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