如图一条无限长的导线的带电系数为λ1 = 3.2 μC/cm,求P(a=7cm)点x轴方向的电场强度

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  • 解法一(用高斯定理):

    以y轴为对称轴,以a为半径丶以L为高,作上下底都封囗的圆柱面为高斯面

    由电场的对称性知:电场线垂直通过高斯面的侧面.

    侧面积S=2丌aL

    高斯面内的电荷量q=λ1*L

    由高斯定理得

    λ1*L=(1/ε)E*(2丌aL)

    E= λ1/(2πεa)=8.228*10^7V/m

    解法二(点电荷场强公式+场强叠加原理):

    在y轴上坐轴为y处(用R表示)取线元dy,RP与x轴的夹角为r

    dy的带电量为

    dq=λ1*dy

    dq在P点的场强的大小为

    dE=[1/(4πε)]dq/(a^2+y^2)=[λ1/(4πε)]dy/(a^2+y^2)

    由对称性知,各dE在y方向的分量的总和=0

    dE在x方向的分量为

    dEx=dE*cosr=dE*a/[根号(a^2+y^2)]

    将 dE=[λ1/(4πε)]dy/(a^2+y^2) 代入上式后,从负无穷到正无穷对y积分

    得P点场强为

    E= λ1/(2πεa)=8.228*10^7V/m