题目
半径R1和R2(R2>R1)的两个无限长同轴圆柱面,单位长度上分别带有电量λ和−λ,试求:(1)r<R1.(2)R1<r<R2.(3)r>R2处各点的电场强度.
半径R1和R2(R2>R1)的两个无限长同轴圆柱面,单位长度上分别带有电量λ和−λ,试求:
(1)
r<R1.
(2)
R1<r<R2.
(3)
r>R2处各点的电场强度.
题目解答
答案
- (1)
E=0
- (2)
E=λ2πε0r
- (3)
E=0
解析
步骤 1:确定高斯面
为了求解不同区域的电场强度,我们使用高斯定理。首先,我们需要确定高斯面。对于无限长同轴圆柱面,高斯面选择为与圆柱面同轴的圆柱面,其半径为r,长度为L。
步骤 2:计算高斯面内的总电荷
对于不同区域,高斯面内的总电荷量不同。我们分别计算rR2三个区域内的总电荷量。
- 当r- 当R1- 当r>R2时,高斯面内有半径为R1和R2的圆柱面的电荷,但由于它们的电荷量相等且符号相反,因此总电荷量为0。
步骤 3:应用高斯定理
根据高斯定理,电场强度E与高斯面内的总电荷量Q成正比,与高斯面的表面积S成反比。即E*S=Q/ε0,其中ε0为真空介电常数。
- 当r- 当R1- 当r>R2时,由于高斯面内的总电荷量为0,因此电场强度E=0。
为了求解不同区域的电场强度,我们使用高斯定理。首先,我们需要确定高斯面。对于无限长同轴圆柱面,高斯面选择为与圆柱面同轴的圆柱面,其半径为r,长度为L。
步骤 2:计算高斯面内的总电荷
对于不同区域,高斯面内的总电荷量不同。我们分别计算r
- 当r
步骤 3:应用高斯定理
根据高斯定理,电场强度E与高斯面内的总电荷量Q成正比,与高斯面的表面积S成反比。即E*S=Q/ε0,其中ε0为真空介电常数。
- 当r