导体表面的电荷层有多厚

众所周知,如果导体带电,由于各个电荷互相排斥,所有电荷就会分布在导体表面.这些电荷在整个导体表面上分布成很薄很薄的一层. 自然提出这样的问题:这一电荷层在原则上是无限薄,还是有一定的厚度呢?如果有一定厚度,其数量级多大呢? 为回答这一问题,我们考虑一个带正电的实心球,其半径为a,同时为避免由于原子结构的影响而使问题复杂化,这里暂且假定这个球是一块密实的导体。 假定表面电荷层有一定厚度.那么其分布应是球对称的.考虑距离球心为r的某点P,r相似文献   

电象法解题一例

电象法是电磁学中,用来求解带电物体组在一定区域内电磁场宏观问题的一种特殊方法,在解决实际问题有着一定的应用。在此就应用该方法求解问题,提出一些看法。 一个半径为R的薄导体球壳,内有一点电荷q,位于距球心a处(如下图所示)求球壳内任一点的势,(整个系统处于介电常数为ε0的无穷大介质中)。 现把有的书对此题的解法简述如下: 用球壳外的一个象电荷q′代替球壳上感应 电荷的效应。根据题所给的条件,很容易得 出:　。若没加入象电荷q′, 则球面是一个电位不为零的等位面。加入q′ 后,使球面电位为零了,为了保持球面的电位 不为零,需要在…     

两个带电导体球问题的近似解法

美国大学研究生考题中常有关于带电导体球问题,如:求半径为a相距d的两个带电导体球间电容、相互作用能或作用力;或带电导体球与接地导体平板间电容或作用力;求二球形电极间电阻等。这类问题可以有很多变化,但解法相同。 例1:两半径为a相距d的带等量异号电荷的导体小球,d>>a,求其电容、相互作用能和作用力(准确到　的一次幂)。 分析:由于要准确到　的一次幂,两球间距不能视为无限大。如图1,设球A带正电,球B带负电,由于d>>a,作为零级近似,忽略两球间的静电感应。球外电位可简单地用位于A球球心点电荷q和位于B球球心的点电荷-q激发的电位迭加…     

物理(下册)期中测试练习题

一、填空 1.不带电的绝缘导体B放在带负电荷的绝缘导体A的电场中,导体B上感应电荷的分布如图1所示,那么导体B左端的电势右端的电势,导体B内部各点的场强     

1981年国内研究生入学试题选载(Ⅱ)

电动力学试题(任作五题,每题20分) 一、试从麦克斯韦方程组和洛仑兹力的公式讨论“电磁场动量”概念的建立过程,并给出电磁场动量的表达式,不需详细数学推导. 二、一导体球,半径为a,带电荷Q,在球外有一点电荷 ,从球心到这电荷的矢径为r.当把这个系统放在沿r方向的匀强电场E中时     

每期一题(工科大学物理试题选登)

一球形电容器的内外金属球壳间充满介电常数为ε的电介质.设该电容器外球壳的半径b 和使用时的最大工作电压 U_0已给定.请设计内球壳的半径使得内外球壳间加上电压 U_0时,内球壳表面附近的电场强度为最小,并计算这时该电容器贮存的电场能量. 每期一题本期解答解法一:设电容器内球壳的半径为 R,内外球壳间加上电压 U_0。时内球壳带有电量Q.根据高斯定理可得内外球壳间任一点处的场强大小为露:一旦一 (R。这表明,内球壳的半径R:÷时,内球壳表面附近处的场强西。最小。这时该电容器的电容为4疆s知c。;ib。4sreb贮存的电场能为-矽。=÷CUp 2srebU;解法二;设电容器内球壳的半径为也内外球壳间加上电压Un时,内外球壳分别带有电量g和一Q.根据球形电容器电容公式得 : ·9:CUo=百4JrebRUo内球壳表面附近处的场强大小为。9En=≥警=丽U丽ob￡ 8 K‘拶一K,欲使童。为最小,令舞=。,解得。,R:旦2并在R=乓一处有—dZE—n>oZ dRz这表明,内球壳的半径R=.冬时,内球壳表面附近处的场强En最小.这时该电容器的电容为4vreb三’’c=—b_!b。4:ceb‘ 2贮存的电场能为 ,形。=妻CU:=2~ebU:     

两个带等量异号电荷的金属球间的相互吸引力

一、引言 两个点电荷间的相互作用力可由库仑定律表达出,这是一种特殊情况.两个带电金属球间相互吸引力,却是常遇到的问题,一般书籍中均未介绍,本文利用静电镜象法给予计算.二、静电镜象法 根据静电镜象法,半径均为a的两个金属球,各带相异电荷,电量均为Q,两球心相距为2d,则两球间相互吸引力等于半径为a的金属球,带电量为Q,与一个接地的无限大金属平面形成电容器而出现的相互吸引力(球心距平面为d)(见图1). 在空气中,半径为a的金属球单独存在,若球面电势为 V2,相当于球心带电量为 q0=4πε0αV2,今使金属球心距接地的无限大金属平面为d,为…     

静电屏蔽作用是不是“只对内而不对外”?

我们先来考虑一个有趣的问题。设有一球心为O的导体球壳,空间可分为导体本身、球壳外及球壳内三个区域。现在来分析两种情况下发生的问题: (1) 若在球壳外任意B点放一点电荷q,则球壳内任意A点的电场強度是否为零? (2) 若在球壳内任意的A点放一点电荷q,则球壳外任意的B点的电场強度是否为零?答     

有关导体球带电问题的探究

新课标《物理3-1》"静电现象的应用"这节,课后有一道有关导体球带电问题的习题.教师在讲解这道题时常常会提出与此类题相类似的问题,假设有半径为R的金属球与地相连接,在与球心相距d＝2R处放一个带正电的点电荷q(q＞0),则球上感应电荷带何种电荷?带电荷量多少?前一个问题用电场中导体的特点及电场线的知识可以得出结论,球带负电且电荷量小于q.那么球带多少电荷量,下面用电磁学知识和数学知识探讨一下这个问题.     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(1)

本文利用镜象法讨论了在接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(2)

本文利用镜象法讨论了在不接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

无限远与大地等电势的条件

要确定静电场中某一点的电势大小,必须首先选定一个电势参考点(电势零点).在一个问题中,一般只选一个参考点.然而,在处理包含接地导体带电系统的问题中,往往同时使用无限远与大地两个参考点,不加证明地将无限远与大地看作等电势.典型的例子是图(一)所表示的两个同心放置的导体球A和B.A球半径为R1,B球壳的内、外半径分别为R2和R3.B球带电为Q,A球接地,求B球的电势. 本题常见的作法是把无限远的电势作为零,同时又承认接地导体的电势也为零,得出内球带电量然而,认为无限远和大地的电势同时为零的理由并不是显而易见的,有必要加以说明. 图(…     

介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律

推证了介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律;同时由此推出了当介质球的电容率ε→∞时,介质球在点电荷的电场中为等电势体,以及金属导体球在点电荷电场中产生的电势分布规律．     

带电细圆环与导体球壳系统的场分布

先依电象法,推导均匀带电圆环在金属导体球壳内的"象电荷";再在球坐标系下,根据电场强度的计算公式与Tay-lor展开式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场分布的级数形式解;进而结合唯一性定理和电场的叠加原理,获得带电细圆环与导体球壳系统的空间场分布.     

用电势能法求带电细圆环与导体球的作用力

本文用电动力学中的镜像法,利用Mathematica软件计算了当导体球的球心在带电细圆环的轴线上时,在均匀带电细圆环作用下处于静电平衡的导体球外空间的电势,同时绘出导体球外空间的电势分布图像;再运用电势能与电场力的关系求出带电细圆环与导体球的相互作用力,并绘出电场力随距离变化的图像.     

电像法求解线电荷与带有半圆柱凸起的接地平板导体形成的电势和电场

利用电像法求解了线电荷与带有半圆柱凸起的接地导体平板形成的电势、电场分布,讨论了导体表面电荷分布特征,并用Matlab软件绘出了等势图.     

浅谈两种常用电势零点选择的兼容性

高校基础物理教学必然涉及电势的零点选择.通常除选无穷远处为电势零点外,实用上还选地球的电势为零.当不考虑地球自身所带的电荷时可将其看作一硕大的中性导体球.如地球周围空间并无电荷分布,空间不存在电场;因而必与无穷远处等势.如取无穷远处为电势零点,地球的电势必也为零.当地球上分布有限电荷时,由于其电容很大,电势改变甚微,仍可在一定近似程度上看作零;即地球和无穷远二者均取作电势零点近似兼容.3.3×10~(-5)C的正电荷分布在地球表面时电势不到0.05V.但是,由于地球本身带有负电荷,使其周围存在指向地面的电场,地球和无穷远处取作电势零点便不再兼容.     

多重镜像法求解三带电金属球的电场

镜像法是求解静电场的一种基本方法.本文通过电容法和电荷法两种方法来求解三金属球体系的多重镜像电荷,进而将带电金属球在空间的电场替代为各个等效电荷和镜像电荷产生的电场.通过对比电场的分布,验证了两种方法的正确性和一致性.进一步的研究结果表明,调节第三个金属球的位置和带电量可以实现两金属球之间的相互作用力由吸引向排斥的转变.结合Matlab软件,我们直接给出了双球和三球体系时电势在空间的分布.     

关于洛仑兹力公式的讨论

文[1]指出了对洛仑兹力公式中v存在三种理解:(1)电荷相对于磁场的速度;(2)载流导体中电荷相对于导体的速度;(3)电荷相对于观察者的速度,并通过具体例子说明了第(3)种理解才是正确的.本文拟由洛仑兹力公式形式的不变性,进一步说明v是相对于观察者的速度。进而指出公式中的E和B也是相对于观察者而言的. 设二个惯性系J和S’,S’相对于S沿X轴以u速度运动,如图一所示.在S系中运动电荷q的速度为v,则它在电磁场中受到的洛仑兹力为 如在S’系中来观察,我们要证明它受到的洛仑兹力与(1)式具有相同形式,即 f’=q’E’+q’v’×B’(2)式中各带撇的…     

"电场中的导体"教学一得

在"电场中的导体"这部分内容的教学过程中,常遇到这类问题: [问题1]如图1所示,在孤立的正电荷Q的电场中放入不带电的金属导体棒AB后,将B端接地后又拆去接地线,最后移开Q,问AB棒带何种电荷?