题目
下列哪种带电体产生场强是匀强电场A. 线密度均匀的无限长铁丝B. 点电荷C. 面密度均匀的无限大平板D. 均匀带电球壳
下列哪种带电体产生场强是匀强电场
A. 线密度均匀的无限长铁丝
B. 点电荷
C. 面密度均匀的无限大平板
D. 均匀带电球壳
题目解答
答案
C. 面密度均匀的无限大平板
解析
匀强电场的产生条件是电场中各点的场强大小相等、方向相同。这类电场通常由具有高度对称性的带电体产生。本题需判断选项中哪种带电体的电场满足这一条件。
关键知识点:
- 无限大均匀带电平板的电场在板两侧为匀强电场,场强大小为 $\frac{\sigma}{2\epsilon_0}$,方向垂直于板面。
- 其他选项(如点电荷、无限长线电荷、均匀带电球壳)的电场均呈现随距离变化或对称性不足的特点,无法形成匀强电场。
选项分析
A. 线密度均匀的无限长铁丝
电场类似于长直导线的电场,场强公式为 $E = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0 r}$,场强随距离 $r$ 增大而减小,不是匀强电场。
B. 点电荷
场强公式为 $E = \frac{kQ}{r^2}$,场强大小与方向均随位置变化,无法形成匀强电场。
C. 面密度均匀的无限大平板
根据高斯定理,无限大平板两侧的场强大小恒定为 $\frac{\sigma}{2\epsilon_0}$,方向垂直于板面,场强大小和方向均均匀,符合匀强电场条件。
D. 均匀带电球壳
球壳内部场强为 $0$,外部场强类似于点电荷($E = \frac{kQ}{r^2}$),整体不形成匀强电场。