习题09 电场线 电通量 真空中的高斯定理(2)

2018-12-17 15:28

如右图所示,根据电荷的分布规律(与半径成正比),在高斯面内距离球心r'处取厚度为dr'的球壳,则该球壳带的电量为:

dq = ρ·4πr'2dr' = kr'·4πr'2dr',

高斯面所包围的部分带的总电量为

q????4?r'dr'??kr'?4?r'2dr'?k?r4

00r2r由高斯定理得

?e?E?4?r?2q?0?k?r4?0

kr2 所以: E?

4?0(2)r>R时,高斯面所包围的电荷就是整个球上带的总电量:

q????4?r'dr'??kr'?4?r'2dr'?k?R4

00R2R由高斯定理得

?e?E?4?r?2q?0?k?R4?0

kR4所以 E??

4?0r2

4.解:根据电荷分布的对称性知,电场关于中心轴成轴对称,且垂直于轴呈辐射状,因此建立半径为r,高度为h的柱形高斯面(红色),电场强度在此高斯面上的通量为:

?e???由高斯定理得

S??E?dS?E?2?rh

(1)r < R1时,高斯面包围的电量为:

?q?0

?e?E?2?rh?

解得 E=0。

?q?0

?0(2) R1 < r < R2时,高斯面包围的电量为: 由高斯定理得:

?q?h?

??e?E?2?rh??q??h

0?0

解得 E??2?? 0r(3)r > R2时,高斯面包围的电量为:所以E=0

?q?0


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