半径为Ra的导体球A外,同心地放置半径分别为Rb、Rc(Rc>Rb)的导体球壳.已知A的电势为Ua,B的净电荷为0,C的

4个回答

  • 大学物理啊……都扔了好久了,我试着写了一下,您看看对不对.

    我先要说一下我对这道题的理B、C同心,A与B、C相离.

    如果是A、B、C同心的话我的答案就都不对了,但那样更简单,你拿三次电势做差就可以了.

    首先要知道导体球电势与带电量的关系.

    先声明一下,下面的ε指的是ε0(真空介电常量),只为打字看着方便而已.

    依高斯定理(这个你肯定学了吧),将高斯面选作带点球外半径为r(r>R)的球面,则:

    4π(r^2)E=q/ε 得E=q/4π(r^2)ε

    用积分求的电势:

    U=∫E·dr 其中积分下界为导体球的半径,上届为无穷远(正无穷),得:

    U=q/4πrε

    好了,基础知识普及完毕,开始做题!

    (1)由上面结论的Ua=q/4πε·Ra

    那个q=4πε·Ua·Ra(这个等式这一问用不上,下一问会用)

    用导线连接后,A、B成为等式体,及二者表面电势相等(这说明A上的电荷分布到了B上).

    设A上的电荷为Qa,B上的电荷为Qb.可知Qa+Qb=q(1式)

    因为电势相等,有

    Ua=Ub 即:Qa/4πε·Ra=Qb/4πε·Rb

    得:Qb=Qa·Rb/Ra

    带入1式,则:

    Qa=Ra·q/(Ra+Rb)

    则Ua'=Qa/4πε·Ra=q/4πε·(Ra+Rb)=Ua·Ra/(Ra+Rb)

    那么ΔU1=Ua'-Ua=-Ua·Rb/(Ra+Rb)

    第一问完毕.

    (2)用导线连接B、C,Ua=Uc=Ub,那么B上的电荷为0

    总电荷量为q+Qc=4πε·Ua·Ra+Qc

    类似上问的做法,得平衡后A的电荷Qa'=(4πε·Ua·Ra+Qc)·Ra/(Ra+Rc)

    (打这个实在是太恶心了,具体过程我偷个懒你不介意吧)

    那么Ua''=Qa'/4πε·Ra=(4πε·Ua·Ra+Qc)/(Ra+Rc)

    ΔU2=Ua''-Ua'=(4πε·Ua·Ra+Qc)/(Ra+Rc)-Ua·Ra/(Ra+Rb)

    第二问完毕.

    我再把假如是A、B、C同心的情况说一下吧.

    等势导体内部无电荷,计算表面势能就可以了.

    那么:

    Ua=q/4πε·Ra

    Ua'=q/4πε·Rb

    Ua''=q+Qc/4πε·Rc

    其中:q=4πε·Ua·Ra

    那么ΔU1=Ua'-Ua

    ΔU2=Ua''-Ua'

    把数带进去就可以了.

    就这么多,挺简单的,关键是等势的理解和导体静电平衡的关系:电荷分布在表面,内部无电荷.

    我物理扔了好长一段时间了,如果有写错的还望见谅!