关于均匀带电球面上电场强度的求解

由于均匀带电球面上的电场强度无法用高斯定理求出,现行大部分大学物理基础教材在讨论均匀带电球面产生的场强分布时,只用高斯定理求出了该带电系统内外空间电场的分布,并没有给出球面上场强的计算方法,只是指出在球面上场强值不连续.文章利用叠加原理和电容器能量的变化两种方法分别导出了均匀带电球面上任一点的场强值,验证了均匀带电球面的场强是不连续的,两种方法思路截然不同,但得到的结果完全相同,该结果使得高斯定理求出的均匀带电球面在空间电场分布的结论更加完整.     

瓣形均匀带电面在其直径处的电势分布

从点电荷的电势计算公式出发推导出了瓣形均匀带电面在其直径处的电势分布.进一步讨论了均匀带电半球面在其底面以及均匀带电球面内部和外部的电势分布.     

微元法研究均匀带电体的电场分布

以均匀无限长带电直线的电场分布为基础,运用微元法和叠加原理研究了无限大均匀带电平面和无限长均匀带电圆柱面在其周围电场分布情况。然后根据均匀带电圆环轴线上的电场分布,进一步讨论均匀圆柱面在其轴线上的电场和均匀带电球面在其周围产生的电场,所得结果与高斯定理完全符合。     

浅论均匀带电球冠和相切平面的电场等价性

大学物理中不同带电体的电场等价性,能够较好地训练物理学习者的分析和解决复杂实际问题的逻辑思维,从而提高物理知识的具体应用能力.本文首先讨论了均匀带电球冠面和与之相切的均匀带电平面在球面北极点的电场等价性,然后证明了均匀带电圆弧和与之相切的均匀带电直线在圆环顶点处的场强是不等价的,并且指出只有引入随角度变化的电荷线密度才...     

电场强度在带电表面突变问题的深入探讨

讨论了应用高斯定理求解带电球面和带电球体电场强度分布的问题, 并对其结果关于电场强度在球面 上突变的问题进行了分析讨论, 利用“ 面模型”解释了产生突变的原因     

叠加法求均匀带电球体电场问题

现有教材中计算均匀带电圆盘轴线电场强度公式,只得到场强大小,没有明确给出场点和圆盘的相对位置与场强方向之间的关系。若根据场强叠加的方法利用此公式计算均匀带电球体的场强分布,容易得到错误的结果。将符号函数引入均匀带电圆盘轴线上电场强度计算式,可以得到场强大小及相对于圆盘的方向,清楚而准确地给出均匀带电圆盘轴线电场强度。利用该公式再次求解均匀带电球体电场,结果与利用高斯定理得到的结果完全相符。     

有限长均匀带电直线电场的对称性分析与计算

由椭圆和双曲线的性质得出有限长均匀带电直线的等势面为椭球面.采用椭球面坐标系,利用高斯定理由直接积分法求解了有限长均匀带电直线的电场和电势分布,并进行了必要的讨论.     

共轴均匀带电圆环间相互作用力的迭代计算

利用带电圆环电场的轴对称性,联合运用静电场的高斯定理和安培环路定理,以轴线上的场强值为初值,巧妙地导出了均匀带电圆环空间电场的无穷级数表达式,进而计算出了共轴均匀带电圆环之间的相互作用力.     

匀速运动的均匀带电细圆环轴线上的电场

静电场教学中多数是研究静止不动的带电体所产生的电场,在强调静止的同时,学生会自然想到"静止"是相对的,"运动"是绝对的,运动的带电体其电场又是如何分布的?本文就讨论做匀速直线运动的均匀带电细圆环其轴线上的电场分布情况.     

探究均匀带电直线和圆弧产生电场的关系

利用微元法和对应性推证了均匀带电直线与均匀带电圆弧产生的电场等效; 利用微元法和对称性推 导了均匀带电圆弧在圆心的场强公式; 利用结论巧妙解答有关线性带电体的场强计算问题     

对称的非均匀带电球体电势的两种求法

大学物理中求对称的非均匀带电球体在空间任一点产生的电势是静电场中基本问题之一.为了巩固和灵活运用电学基本知识,本文通过两种方法推导出对称的非均匀带电球体在空间任意一点产生的电势,指出求不同带电体电势的基本思路.     

带电球面和带电球体电场强度和电势分布求解探讨

在大学物理静电场的教学中, 与球形有关的问题很典型, 比如带电球面和带电球体周围空间的电场强 度和电势分布问题, 不同电荷密度分布带电球体周围空间的电场强度和电势分布的求解问题, 本文对这些球形带电 体系进行分析探讨, 分别根据定义式求解和高斯定理求解, 并找出了其规律式和特点     

均匀带电半球面球心场强的简便计算

半径为r均匀带电电荷面密度为σ的半球面,球心处电场强度的计算．一般用面积积分法,数学要求较高．本文介绍简化的导数法．     

从平面角和立体角讨论静电场中的某些电场等价性

本文利用平面角的概念讨论了均匀带电的直线微元和圆弧微元在圆心处的场强等价性,并将结论推广到一些均匀带电的线几何体;然后利用立体角的概念进一步讨论带电的平面微元和球面微元在球心处的场强等价关系,结果表明,只有非均匀的电荷面密度才能使两者等价．     

关于电场叠加问题的讨论

高斯定理本身没有非要孤立带电体不可的限制．将电场叠加原理应用于金属带电体系统时，必须注意到金属带电体在电场中的电荷重新分布．本文从理论上阐明用静电平衡时任一带电导体的分布电荷代入高斯定理计算的电场强度实际上已经是合电场，无须考虑其它带电体的电场的遗缺．     

关于电场叠加问题的探讨

高斯定理本身没有非要孤立带电体不可的限制，将电场叠加原理应用于金属带电体系统时，必须注意到金属带电体在电场中的电荷重新分布。本文从理论上阐明用静电平衡时任一带电导体的分布电荷代入高斯定理计算的电场强度实际上已经是合电场，无须考虑其它带电体的电场的遗缺。     

均匀带电球面上的电场强度如何计算

 对于电量ｑ均匀分布在半径为Ｒ的球面上的空间场强分布问题,许多大学基础物理教材(例如北京大学赵凯华、陈熙谋编的“电磁学”、陆果编的“基础物理学”和清华大学张三慧主编的“电磁学”等)中,利用高斯定理求出了如下的结果Ｅ=0,ｒ<Ｒｑ4πε0ｒ2,ｒ>Ｒ。教学中常有学生提问,当ｒ=Ｒ时,即在带电球面上的电场强度应为何值?现在来求解这个问题。首先要明确,我们不能采用高斯定理求解此问题。因为将高斯面取在球面上时,由于带电模型已经失效,无法确定高斯面所包围的电量,结果将是不确定的。我们可以采用功能原理来求解这个问题。     

进行启发式的课堂练习, 加深物理概念的理解

由于教材内容多和课堂教学时间少的矛盾,在普通物理静电场部份的教学中,我们讲解用高斯定理计算电场强度E和电位移D时,只讲了平行板电场、均匀带电球面的电场,“无限长”均匀带电园柱面的电场等几种特例,不能做更多形式的电场的分析,学员往往不善于针对各种特殊情况作出相应的高斯面。此外,在电介质中的电场部份,由于主要分析了平行板电容器中与板面平行地插入一层或两层电介质的场强E、电位移D的情况,缺少对比教学的内容,学员容易笼统地形成一种在两种电介质中D是相等的E是不相等的错误印象,而这个结论的前提条件往往被忽略了(即这时介…     

“电磁学”教学问题两则

1.不接地导体壳内的电荷改变位置不影响壳外电场分布的问题。 在电磁学讨论静电屏蔽时,常出现这样的问题:如图1所示,点电荷q在导体壳内移动位置时,壳外的电场分布是否改变见了这问题采用唯一性定理是易于解决的.但在普通物理范围内,如何解决呢;我们以球形导体壳为例加以说明.如图2所示,设导体壳为球形壳,在球心放置一点电荷q,此时球壳上的电势为当q从球心移到a点(离球心为r)时,设球壳上的电势为U’.由于导体是等势体以及球对称性,q在以r为半径的球面上任一处,导体壳上的电势均为U’。设 电荷Q均匀地分布在半径为r的球面上,则带电为Q 的球…     

均匀带电矩形线圈的电势和电场计算

利用点电荷的电势和电势叠加原理, 得到了均匀带电矩形线圈空间电势分布的表达式; 再根据场强与 电势梯度的关系, 推导出均匀带电矩形线圈空间电场分布的表达式