(1)设电荷密度为ρ
dE=ρdr/4πε(r-L/2)^2
E=∫ρdr/4πε(r-L/2)^2=ρ/4πε(L/2-r)|从r积到r+L
E=ρL/πε(4r²-L²),Q=ρL
换一下就可以了
(2)这个最好是用三角的积分
我这里给你一个在任意r处的场强 不只是中线上的
设棒最上端与点r的连线与棒的夹角为θ1,下端的夹角为θ2
dl=rdθ/sin^2θ
E=ρ/4πε*[∫dl/(r/sinθ)^2*(sinθ(i)+cosθ(j))+∫dl/(r/sinθ)^2*(sinθ(i)+cosθ(-j)]|从各自的θ积分积到π/2
积分的结果是
E=ρ/(4πε*r)*[(cosθ1+cosθ2)(i)+(sinθ2-sinθ1)(j)](i j 是方向向量 计算积分的时候一定要带上)
中线上 sinθ2-sinθ1=0,cosθ1+cosθ2=2cosθ1
因此 化简为E=ρ*cosθ1/2πεr(这个是大小 省略方向向量)
然后cosθ=L/2/sqrt(r^2+(L/2)^2)带入即可
(注意:Q=ρL)
而无穷长导线就是θ1=θ2=0,cosθ=1因此为
ρ/2πε*r
这个和直接用高斯定理算出来的一致