题目
【导体电介质】设有一个带正电的导体球壳.当球壳内充满电介质、球壳外是真空时,球壳外一点的场强大小和电势用E1,V1表示;而球壳内、外均为真空时,壳外一点的场强大小和电势用E2,V2表示,则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为A. E1=E2,V1= V2B. E1= E2,V1>V2C. E1>E2,V1>V2D. E1
【导体电介质】设有一个带正电的导体球壳.当球壳内充满电介质、球壳外是真空时,球壳外一点的场强大小和电势用E1,V1表示;而球壳内、外均为真空时,壳外一点的场强大小和电势用E2,V2表示,则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为
A. E1=E2,V1= V2
B. E1= E2,V1>V2
C. E1>E2,V1>V2
D. E1
题目解答
答案
A. E1=E2,V1= V2
解析
考查要点:本题主要考查电介质对导体外电场和电势的影响,需结合高斯定理及电势的叠加原理进行分析。
解题核心思路:
- 场强分析:根据高斯定理,导体壳外的场强仅由壳的总电荷量决定,与壳内是否填充电介质无关。
- 电势分析:电势是标量,需考虑所有电荷的贡献。由于壳外场强相同,积分路径相同,故电势相等。
破题关键点:
- 电介质不影响壳外场强:电介质仅改变内部电场分布,但壳外总电荷量不变,场强相同。
- 电势由场强积分决定:场强相同则电势相同,与电介质存在与否无关。
场强比较(E₁与E₂)
- 高斯定理应用:
壳外任一点的场强由导体壳的总电荷量$Q$决定,与壳内是否填充电介质无关。
结论:$E_1 = E_2$。
电势比较(V₁与V₂)
- 电势定义:
电势为电场力做功的积分,公式为:
$V = \int_{\infty}^{r} \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l}$
由于壳外场强$E_1 = E_2$,积分路径相同,故电势相等。
结论:$V_1 = V_2$。