以下是一些高二物理交变电场的大题:
1. 有一半径为R、匀强电场强度为E的薄圆盘,其上均匀分布着正电荷,单位长度带电量为dq,求圆心O处的电势。
2. 有一半径为R、电荷量为Q的导体圆环,在匀强磁场中以角速度ω绕中心轴匀速转动,求圆心O处的电势随时间的变化规律。
3. 有一长为L、宽为d的矩形线圈,在匀强磁场中以角速度ω绕中心轴匀速转动,求线圈中感应电动势随时间的变化规律。
这些题目涉及到交变电场和磁场的综合知识,需要学生能够熟练掌握电磁学的基本概念和基本公式。解题的关键是要理解交变电场和磁场的周期性,以及电磁感应定律的应用。
题目:
假设一个边长为a的立方体导体板,在均匀变化的磁场中运动。已知磁感应强度B随时间的变化率为dB/dt,导体板的尺寸远小于磁场的变化距离,且导体板以角速度ω绕中心旋转。求导体板内的电场分布。
解答:
E·δ·t = ∂·J
其中,E是电场强度,δ是拉普拉斯算符,t是时间,J是电荷密度。
对于导体板内的电荷分布,我们可以假设它主要集中在导体板的边界上,因此J可以表示为:
J = σE + σH·δ·t
其中σ是电导率,H是磁场强度。
由于导体板以角速度ω绕中心旋转,我们可以得到磁场H满足的方程:
H = B/μ - ω·I·r·δ·t
其中μ是磁导率,I是导体板的电流密度。
将以上方程带入到电场强度E的方程中,我们可以得到:
E = dB/dt - ωσB/μ - ωσI·a^2·δ·t
其中a^2是导体板的面积。
由于导体板内的电荷分布主要集中在导体板的边界上,我们可以假设σI≈σN·N·t·a^2,其中N是导体板的单位面积上的电荷数。因此,我们可以进一步简化上述方程为:
E = dB/dt - ωσN·N·t·a^2·δt - ωB/μ·δt
其中ωB/μ·δt是一个常数项,它代表了磁场变化引起的电场强度。因此,导体板内的电场分布主要由dB/dt和ωB/μ决定。
请注意,以上解答仅是一个简化的模型,实际情况可能会更复杂。此外,对于具体的数值计算,还需要考虑导体板的形状、尺寸、材料等因素。