例 一导体球半径为 R ,带电量 q ,在离球心 O 为 r(r < R)处一点的电势为(设“无限远”处为电势零 点) (A) 0 (B) (C) (D)
例 两个均匀带电同心球面,半径分别为 R1 和 R2 ,所带电量分别为 Q1 和 Q2 ,设无穷远处为电势零点,则距球心 r 的 P 点(R1 < r < R2)电势为 (A) (B) (C) (D)
例 有一外表形状不规则的带电的空腔导体,比较 、 两点的电场强度 和电势 ,应该是: () (1) (2) (3) (4) B A
例 两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,两者的电容值相比较 (A)空心球电容值大 (B)实心球电容值大 (C)两球电容值相等 (D)大小关系无法确定 例 一球形导体,带电量q,置于一任意形状的导体空腔中,当用导线将两者连接后,则系统静电场能将 (A)增加 (B)减少 (C)不变 (D)无法确定
例:已知 A 、B 两球半径之比为 2 / 1 ,A 球带电 Q ,B 球不带电,现使两球接触再分开,当 A、B 相距 d 时,求:两球间的静电力,两球的电能之比。(d >> R) 解 接触时,两球电势相等 球形导体的电容
例:如图将一负电荷从 a 点经任意路径到 b 点,问电场力的功的正负? 判断 a ,b 点电势的高低 ? 答: a b
例 两块平行的导体板,面积为S,其线度比两板间距离大得多,若两板分别带正 的电量,(1)求每块板表面的电荷面密度; 解 (1)根据电荷守恒定律,有 S 高斯定理
(2)若 ,每块板表面的电荷面密度是多少? 若 呢? S (a)将 代入上面一组解,有 (b)将 代入上面一组解,有
例 有一外半径 和内半径 的金属球壳,在球壳内放一半径 的同心金属球,若使球壳和金属球均带有 的正电荷,问 两球体上的电荷如何分布?球心的电势为多少? 解 根据静电平衡的条件求电荷分布 作球形高斯面 作球形高斯面
根据静电平衡条件
例 如图圆柱形电容器,中间是空气,空气的击穿场强是 ,电容器外半径 .在空气不被击穿的情况下,内半径 可使电容器存储能量最多. ( 空气 ) ++++ ---- 解 + _ 单位长度的电场能量
++++ ---- + _
例 有一半径为 的金属球A,带有电荷 ,现把一个原来不带电的且半径为 的金属球B(厚度不计)同心的罩在A球的外面. (1)求距球心 的P点的电势,以及距球心 的Q点的电势.(2)用导线把A和B连接起来,再求P点和Q点的电势. 解(1)由 可得
则 (2) 则
例 平行平板电容器的极板是边长为 的正方 形,两板之间的距离 .如两极板的电势差 为 ,要使极板上储存 的电荷,边长 应取多大才行. 解
例 把一块相对电容率 的电介质,放在极板间相距 的平行平板电容器的两极板之间. 放入之前,两极板的电势差是 例 把一块相对电容率 的电介质,放在极板间相距 的平行平板电容器的两极板之间.放入之前,两极板的电势差是 . 试求两极板间电介质内的电场强度 , 电极化强度 , 极板和电介质的电荷面密度, 电介质内的电位移 . 解
例 一空气平行板电容器,空气层厚1. 5cm,两极板间电压为40kV,若空气的击穿场强为 ,该电容器会被击穿吗?现将一厚度为0 例 一空气平行板电容器,空气层厚1.5cm,两极板间电压为40kV,若空气的击穿场强为 ,该电容器会被击穿吗?现将一厚度为0.30cm的玻璃板插入此电容器,并与两极板平行,若该玻璃板的相对电容率为7.0,击穿电场强度为 . 则此时电容器会被击穿吗? 解 设空气层的厚度 d = 1.5cm,玻璃板的厚度b = 0.30cm,未插入玻璃板时,电容器内的电场强度为 电容器不会被击穿
插入玻璃板后,空气间隙中的电场强度 空气层被击穿,40kV电压全部加在玻璃板两侧,此时玻璃板内的场强 玻璃相继被击穿,电容器完全被击穿.
例 计算均匀带电导体球以及均匀带电球体的静电能.设球半径为R,带电总量为q.周围为真空. 解(1)导体球:电荷分布在球表面
(2)球体 显然: 思考:若周围不是真空,而是充满相对电容率为 的电介质,应如何求解?
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 例 一平行平板电容器充满两层厚度各为 和 的电介质,它们的相对电容率分别为 和 , 极板面积为 . 求(1)电容器的电容;(2)当极板上的自由电荷面密度的值为 时,两介质分界面上的极化电荷面密度. + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 解(1) - - - - - - + + + + + + + + + + + + - - - - - -
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