大学物理电磁学简单问题

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/20 17:19:53
一无穷长均匀带电线弯成U字形,U字形那里是个半圆,求圆心o处的电场强度
答案为0

请给出过程,告诉我为什么,谢谢

很显然,两段带电的直导线在圆心处的电场强度大小相等,方向关于和导线平行的竖线对称,所以他们的总的电场强度的方向是竖直方向。一个均匀带电的圆环它的圆心处的电场强度也等于零,根据对称性可知,上下两个半圆在圆心处产生的电场强度亦都在竖直方向。
以圆心处的水平位置为原点沿导线建立z轴,两条导线在圆心处的竖直方向的总电场强度等于2/(4πε0)*η*z/(r^2+z^2)^(3/2)*dz从0到无穷大积分(η是电荷线密度,r是元的半径),得E1=1/(2πε0*r)*η。半圆的电场强度,在圆环上去一小段r*dθ,在圆心点的电场强度的竖直分量是
1/(4πε0)*η*r*dθ*1/r^2*sinθ,将它从0到π积分,也得E2=1/(2πε0*r)*η。
E1和E2大小相等方向相反,总电场强度等于0

如果放在圆心处一个电荷Q,这个电荷会移动吗?
不会的,因为是圆心,所以它受到的静电力的合力=0,所以场强E=F/Q=0

两直导线上下场强抵消,只剩向左的场强,E1=(入dx*cosθ)/(4πε0r^2)[注:r=(R^2+x^2)^0.5]从0到无穷大积分;可能不好积,可转化为对角的积分利用 sinθ =R/r;tanθ=R/x;可将上式化为2(-cosθ/4πε0)从pai/2到0积分得出E1=入/(2πε0*r)
同理对半圆,只有向右的场强E2=入dl*cosθ/4πε0R^2;其中dl=Rdθ,从-pai/2积到pai/2,可得e2=入/(2πε0*r),相互抵消,得圆心处场强为0。