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在球心为O、半径为a的、电荷体密度为p的均匀带电球体内偏心挖去一个半径为b的小球(球心为o),试证空心小球内存在均匀电场并写出场强表达式(以C代表从O到o的矢量)
题目详情
在球心为O、半径为a的、电荷体密度为p的均匀带电球体内偏心挖去一个半径为b的小球(球心为o),试证空心小球内存在均匀电场并写出场强表达式 (以C代表从O到o的矢量)
▼优质解答
答案和解析
思路:在小球内任取一点m,用完整大球在点m的E1减去(挖去)小球在m的E2,(带电体小球o体密度和大球一样),E1 E2应用高斯定理 E*S=pV/ε0.(高斯面的选取我略了)
坐标的选取 以圆心O为原点 Oo为x轴正方向,球对称 y z的分量和为0.yz方向不考虑了.
E1*4π(Om)²=p*(4π(Om)³/3)/ε0
E1=Om*p/3ε0 同理得
E2=om*p/3ε0
x轴分量 E1i=E1cosa1=E1*Ox/Om=Ox*p/3ε0 同理
E2i=E2cosa2=E2*ox/om=ox*p/3ε0
Em=(Em)i=E1i-E2i=Ox*p/3ε0- ox*p/3ε0 =(Ox- ox)*p/3ε0=Cp/3ε0
得以证明
坐标的选取 以圆心O为原点 Oo为x轴正方向,球对称 y z的分量和为0.yz方向不考虑了.
E1*4π(Om)²=p*(4π(Om)³/3)/ε0
E1=Om*p/3ε0 同理得
E2=om*p/3ε0
x轴分量 E1i=E1cosa1=E1*Ox/Om=Ox*p/3ε0 同理
E2i=E2cosa2=E2*ox/om=ox*p/3ε0
Em=(Em)i=E1i-E2i=Ox*p/3ε0- ox*p/3ε0 =(Ox- ox)*p/3ε0=Cp/3ε0
得以证明
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