為什麼均勻帶電球面內部場強為零高中物理求解?

時間 2021-06-01 10:11:57

1樓:

首先通過對稱性可以看出,把各個方向的電荷產生的電場疊加起來,球心的場強為零。

再考慮球內任一點p處的場強。下面進行如下操作:過p畫兩條夾角非常小的直線,即獲得了一對頂角非常小的對頂錐面(可以近似理解成它們是相似的),它們在球面上割出一對小麵元dS1和dS2來,由於球面均勻帶電,dS1比dS2等於面元上的電荷dQ1與dQ2之比(1)。

此時分別取兩面麵心為A、B,根據相似,dS1與dS2之比也等於線段AP的平方比BP的平方(2)。

由(1)(2)及場強公式E=kq/r的平方可知dE1與dE2大小相等,方向相反,相互抵消。

顯然整個球面可被成雙切割,每次操作均相互抵消,所以整個球面在p點產生的場強為零。又p為任取點,得證

注:1、d是小三角形delta

2、將面元在垂直於AB方向投影能更容易地看出相似

2樓:

電場線起於正電荷,終止於負電荷,如果球面帶正電,由於球面內部不帶電,而無窮遠處電勢為零,相當於存在負電荷,所以電場線射向無窮遠處,不會存在於球面內部,所以內部電場為零.如果球面帶負電,由於電場線終止於負電荷,球面內部不帶電,所有的電場線都終止於球面,球面內部也沒有電場線,即內部電場為零

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