题目
半径为R的均匀带电球面,若其电荷面密度为σ,则在距离球面R处的电场强度大小为( )。A、σ/ε0B、σ/2ε0C、σ/4ε0D、σ/8ε0
半径为R的均匀带电球面,若其电荷面密度为σ,则在距离球面R处的电场强度大小为( )。
- A、σ/ε0
- B、σ/2ε0
- C、σ/4ε0
- D、σ/8ε0
题目解答
答案
C
解析
步骤 1:确定球面电荷分布
均匀带电球面的电荷面密度为σ,球面的半径为R。球面上的总电荷量Q可以通过电荷面密度和球面的表面积计算得到,即Q = σ * 4πR^2。
步骤 2:应用高斯定理
根据高斯定理,通过一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内包含的电荷量除以真空介电常数ε0。对于一个均匀带电球面,我们可以选择一个以球心为球心,以R+R为半径的球面作为高斯面。由于电场在球面上是均匀的,因此电场强度E与高斯面的面积4π(R+R)^2的乘积等于球面内包含的电荷量Q除以ε0。
步骤 3:计算电场强度
根据高斯定理,E * 4π(R+R)^2 = Q / ε0。将Q = σ * 4πR^2代入上式,得到E * 4π(2R)^2 = σ * 4πR^2 / ε0。化简得到E = σ / 4ε0。
均匀带电球面的电荷面密度为σ,球面的半径为R。球面上的总电荷量Q可以通过电荷面密度和球面的表面积计算得到,即Q = σ * 4πR^2。
步骤 2:应用高斯定理
根据高斯定理,通过一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内包含的电荷量除以真空介电常数ε0。对于一个均匀带电球面,我们可以选择一个以球心为球心,以R+R为半径的球面作为高斯面。由于电场在球面上是均匀的,因此电场强度E与高斯面的面积4π(R+R)^2的乘积等于球面内包含的电荷量Q除以ε0。
步骤 3:计算电场强度
根据高斯定理,E * 4π(R+R)^2 = Q / ε0。将Q = σ * 4πR^2代入上式,得到E * 4π(2R)^2 = σ * 4πR^2 / ε0。化简得到E = σ / 4ε0。