- 物理静电场比较
物理静电场中有以下几种比较常见的场:
1. 静止电荷的电场,即静电场。
2. 变化的电场产生磁场,即涡旋电场,也称感生电场。
3. 电偶极子电场,由近似的点电荷形成的电场。
4. 导体周围的电场,包括点电荷产生的电场以及变化的磁场产生的电场。
5. 介质中的电场,在有电磁波传播的空间中,电磁波与电介质相互作用时的电场。
6. 复合电场,由不同电荷、不同分布、不同变化等多种因素共同形成的电场。
此外,还有等位线和等位面、电力线等概念,它们是描述静电场中电场强度和电位分布的重要工具。静电场中的现象和性质可以用库仑定律、高斯定律、电容和电场强度等概念描述。
相关例题:
题目:
一个半径为R的绝缘光滑小球放在一个绝缘光滑桌面上,小球带正电,电荷量为Q。试求:
(a)小球受到的库仑力;
(b)小球在桌面上静止时,距离球心多远处放置一个负电荷,该负电荷受到的库仑力为零。
解答:
(a)根据库仑定律,小球受到的库仑力为:
F = kQq/r^2
其中,r为小球到库仑力的作用点的距离。
由于小球静止在桌面上,因此小球受到的合力为零。根据力的合成法则,小球受到的库仑力与桌面垂直,因此可以分解为水平和竖直两个方向上的分力。在水平方向上,库仑力与桌面对小球的摩擦力平衡,因此有:
F_水平 = f = μN
其中,μ为摩擦系数,N为小球对桌面的正压力。
竖直方向上,小球受到的重力与库仑力的竖直分力平衡,因此有:
F_竖直 = mg = kQq/r_竖直^2
其中,r_竖直为小球到库仑力的竖直作用点的距离。
将两个方程联立,可以得到:
r_竖直 = sqrt((R^2 + Q^2)/(Q^2 + 4R^2))
因此,小球在桌面上静止时,距离球心的距离为sqrt((R^2 + Q^2)/(Q^2 + 4R^2))。
(b)要使负电荷受到的库仑力为零,需要满足两个条件:一是负电荷与小球之间的距离为无穷大;二是负电荷受到的库仑力与重力等其他外力平衡。因此,负电荷受到的库仑力为零的位置应该在球心上方无穷远处。此时,负电荷受到的库仑力为零,即:
F = 0
根据库仑定律和力的平衡原理,有:
kQq/r^2 = 0
其中,r为负电荷到库仑力的作用点的距离。
由于球心上方无穷远处距离球心无穷大,因此可以将r近似为无穷大。将两个方程联立,可以得到:
r = R + sqrt(R^2 + Q^2)
因此,负电荷在球心上方无穷远处受到的库仑力为零的位置距离球心的距离为R + sqrt(R^2 + Q^2)。
希望这个例题能够帮助你理解物理静电场的基本概念和计算方法!
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